Парадокс Леонардо

топ 100 блогов trim_c22.01.2023
Пузырьки воздуха в воде (Фото:iStock)

Наблюдая за жидкостями в емкостях, однажды Леонардо заметил, что пузырьки, поднимаясь к поверхности в воде, обычно двигаются по прямой вверх, но иногда движутся по спирали
Позже это назовут «парадоксом Леонардо».

На днях физики Бристольского и Севильского университетов опубликовали результаты работы, которую они посвятили этому парадоксу.



До наших дней никто из ученых не предлагал каких-либо объяснений этому феномену, из-за чего парадокс заинтересовал исследователей гидродинамики из Испании и Великобритании.

Авторы работы 一 Мигель Эррада и Йенс Эггерс 一 разработали несколько новых моделей, с помощью которым им удалось выполнить самые точные измерения этого эффекта.

После серии наблюдений ученые пришли к выводу о том, что пузырьки в воде формируют зигзаги и спирали в зависимости от их размера. Если диаметр пузырька превышает 0,926 миллиметра 一 он скорее всего будет двигаться к поверхности по спиральной траектории, а если меньше 一 поднимется наверх по прямой.

Если диаметр пузырька превышает эту величину, он становится нестабильным и теряет точную и симметричную сферическую форму. На его поверхности появляются участки с большим и меньшим изгибом. Там, где изгиб больше, вода обтекает пузырек быстрее, а значит, ее давление оказывается ниже, заставляя пузырек смещаться вбок. Одновременно то же понижение давления позволяет сильно изогнутому участку восстановить форму и слегка «округлиться».

Однако, оставаясь нестабильным, он снова деформируется, и весь процесс повторяется снова, создавая периодические колебания из стороны в сторону. Как пишут авторы, при превышении критических размеров «пузырек деформируется в ответ на силы, действующие на него со стороны воды, и наоборот, форма пузырька меняет характеристики течения воды вокруг него».

Т.е. деформации пузырька смещают его то вправо, то влево, при этом он продолжает двигаться вверх. Наложение двух движений и создает спираль


На пальцах объяснение выглядит очень просто. Но получить его как решение задачи Навье-Стокса - вот это потребовало от авторов немалых усилий и наверняка немалой изобретательности - иначе эти уравнения не решишь и работоспособной модели не получишь. А они получили ответ до третьего знака и судя по всему подтвердили его в эксперименте - это безусловное достижение. Вообще решить задачу, которая была известна 500 лет, которую придумал суперзнаменитый автор - а вот решить не мог никто, - о, это всегда серьезное достижение.

Даже если изложение результата простым языком выглядит вроде бы просто.

Оставить комментарий

Архив записей в блогах:
Давненько не ездил по Университетскому от Мосфильмовской до Мичуринского и по Ломоносовскому от Вернадки до Мичуринского. А тут за пару дней проехался и там и там. Что за адище творится? Тупо отрезали по полосе, минус парковка, укладывают свои ебучие бордюры и делают то ли широченные ...
Очередная нераспроданная легенда румынского автопрома - ARO 244D стал 171-м выпуском журнальной серии "Автолегенды СССР и Соцстран". Знакомого и легендарного в этой машине большинство соотечественников не найдёт ничего, но доля серийного собирателя тяжела и сурова - придётся бра ...
А очень просто, нужно набрать: и получаем: ∞ ...
Руслан Карманов: "...Взяли мальчиков из уважаемых семей уважаемых конгрессменов, мальчики руками в воздухе помахали с шариковскими интонациями "Дело-то нехитрое. Берём завод и пакуем в контейнеры, контейнеры везём контейнеровозом в США и там разгружаем, и завод дальше работает" и ...
Тётка написала странную статью в Daily Mail о том, какая она красавица и как её за это ненавидят и гнобят другие тётки. При этом тётка совершенно однозначно страшная--нос картошкой, кривые зубы, жиденькие волосюшки на голове. Но нос, блин, как у ...