12 тыс подписчиков
Представьте, что перед вами ученый, профессор и вообще уважаемый человек. У него есть исследовательская группа, и он со своими коллегами исследует … пузыри, которые поднимаются со дна к поверхности воды. Согласитесь, звучит как -то не очень. И уже на языке крутится насмешливое вроде: «Ну взрослые же люди, а занимаются какой-то ерундой!»
Но подождите немного. А если профессор сообщит вам, что эти исследования «могут помочь понять поведение частиц, которые оказываются между двумя состояниями — твердым и газовым»? И потом небрежно добавит, что ему вместе с товарищами удалось решить парадокс, названный именем Леонардо да Винчи. Уже совсем другое дело, не правда ли?
Профессора Мигель Херрада из Севильского университета и Йенс Г. Эггерс из Бристольского университета сумели описать средствами науки явление, на которое за пять веков до них обратил внимание великий да Винчи. Он заметил, что достаточно большие по своему объему пузыри поднимаются со дна на поверхность обычно по самой короткой и прямой дороге, то есть вертикально вверх. Но периодически что-то происходит, и с виду ничем не отличающиеся от предыдущих и последующих пузыри вдруг начинают двигаться по спирали и выписывать зигзаги. Леонардо да Винчи не нашел объяснения этому феномену. Следующие за ним исследователи не раз пытались описать и решить парадокс да Винчи, но безуспешно. И удалось сделать это только недавно усилиями специалистов из двух университетов.
Свою статью с описанием и решением проблемы исследователи опубликовали в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences. Авторам удалось разработать специальную технику так называемой численной дискретизации, При помощи этой техники исследовательским группам Херрада и Эггерса создали высокоточную модель неустойчивого движения, которая объясняет, что пузыри начинают отклоняться от максимально эффективной вертикальной траектории в тот момент, когда их радиус оказывается больше 0.926 миллиметров.
Ученые сообщают, что в результате моделирования и экспериментов было установлено, что определенный наклон пузыря во время начала движения со дна любого водного бассейна изменяет его кривизну и таким образом влияет на восходящую скорость и траекторию феномена. Пузырь начинает свое спиральное движение. Возврат в прежнее стабильное состояние, то есть завершение элемента спирали и начало нового цикла обеспечивается скоростью движения окружающей жидкости. При этом давление жидкости вокруг искривленной части пузыря падает, что дает возможность внутреннему давлению вернуть пузырь в начальную фазу элемента спирали, после чего цикл повторяется.
—————
P.S. На второй картинке: эскиз Леонардо, показывающий спиральное движение восходящего пузыря (из его рукописи, известной как Кодекс Лестера)
2 минуты
4 февраля 2023
112 читали