• Добавить в закладки
  • Facebook
  • Twitter
  • Telegram
  • VK
  • Печать
  • Email
  • Скопировать ссылку
19 января
Сергей Васильев
1
30 244

Физики решили парадокс Леонардо, описавшего странное движение пузырьков

5.3

Некоторые пузырьки поднимаются к поверхности воды не по прямой, а по спирали. Леонардо да Винчи обнаружил этот странный феномен больше 500 лет назад, но объяснить его удалось только теперь.

©Elīna Baltiņa, Flickr

Художник, инженер и скульптор Леонардо да Винчи стал одной из самых знаменитых личностей в истории. Сегодня с его именем связан целый ряд необычных наблюдений и явлений, включая несколько парадоксов. В гидродинамике парадоксом Леонардо называют странное поведение пузырьков, поднимающихся в воде.

Еще около 500 лет назад великий итальянец заметил, что тогда как большинство пузырьков устремляется снизу прямо к поверхности, некоторые из них начинают колебаться и поднимаются вверх по спирали. Он сделал набросок такого движения, который дошел до нашего времени в тетради заметок, известной как Лестерский кодекс. До сегодняшнего дня сохранилась и загадка парадокса Леонардо. Решить его удалось лишь недавно, статья об этом опубликована в журнале PNAS.

Набросок в Лестерском кодексе показывает спиральную траекторию подъема некоторых пузырьков / ©Public Domain

Наблюдения подтверждают, что достаточно мелкие — менее миллиметра в диаметре — пузырьки поднимаются в воде более-менее по прямой, тогда как более крупные колеблются из стороны в сторону, двигаясь по спиральной траектории. Мигель Геррада (Miguel Herrada) из Севильского университета и Йенс Эггерс (Jens Eggers) из Бристольского университета провели новые расчеты и показали, что критический размер составляет 0,926 миллиметра.

Если диаметр пузырька превышает эту величину, он становится нестабильным и теряет ровную 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».

Новая работа — не просто любопытное теоретическое исследование. Пузырьки, образующиеся и движущиеся в жидкости, сопровождают целый ряд природных явлений (включая хруст пальцев) и активно применяются в промышленности. Понимание их свойств позволит лучше разобраться в естественных процессах и оптимизировать некоторые этапы производства.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Подписывайтесь на нас в Telegram, Яндекс.Новостях и VK
Предстоящие мероприятия
1 февраля
Алиса Гаджиева

Исследование сосудов из мастерской по изготовлению мумий дает совершенно новое представление о веществах, которые использовали для сохранения человеческих тел в Древнем Египте. Часть из них привозили с Филиппин, торговые связи которых с древними египтянами ранее были неизвестны.

Позавчера, 10:30
Сергей Васильев

Считается, что неандертальцы жили в коллективах максимум в пару десятков особей. Однако на их стоянках обнаруживают останки исключительно крупных животных, добыть и съесть которых можно только командой, насчитывающей сотни человек.

Позавчера, 13:11
Алиса Гаджиева

В самом начале Темных веков кто-то возвел на северо-западе Пиренейского полуострова крупное укрепление. Но вот кто это был — совершенно не ясно.

Позавчера, 10:30
Сергей Васильев

Считается, что неандертальцы жили в коллективах максимум в пару десятков особей. Однако на их стоянках обнаруживают останки исключительно крупных животных, добыть и съесть которых можно только командой, насчитывающей сотни человек.

1 февраля
Сергей Васильев

Американский стартап, занятый возвращением к жизни вымерших животных, объявил о начале работы с додо — почти легендарными птицами, которых люди перебили еще несколько веков назад.

1 февраля
Мария Азарова

Правильная интерпретация взаимодействий между кошками — важная составляющая благополучия проживающих в семьях животных. Однако многие владельцы все время сталкиваются с проблемой: как отличить игру питомцев от агонистического поведения?

10 января
Алиса Гаджиева

Исследователи, изучающие систему обороны Великой стены, обнаружили следы более 130 секретных сквозных проходов и полагают, что это только начало.

25 января
Василий Парфенов

Пока фанаты SpaceX увлеченно следят за достижениями компании, астрономы грустно наблюдают, как их работа становится сложнее с каждым запуском спутников Starlink. Прогресс не проходит без жертв. Поэтому различные научные ассоциации ищут способы снизить негативное влияние множества новых рукотворных объектов в околоземном пространстве на качество данных, получаемых телескопами. Некоторые решения со стороны выглядят экстремальными — например, теперь лазеры для корректировки адаптивной оптики можно не выключать, если в поле зрения есть спутник Starlink. А это десятки ватт излучения!

5 января
Александра Медведева

Биологи показали, что нейронные сети гиппокампа, ответственные за пространственное восприятие, изменяются не линейным образом, а в соответствии с гиперболической геометрией. То есть мозг представляет пространство в форме расширяющихся песочных часов. Результаты исследования могут иметь значение для лучшего понимания различных нейродегенеративных расстройств.

[miniorange_social_login]

Комментарии

1 Комментарий

2 недели назад
-
0
+
Как говаривал в таких случаях профессор Тикавый А.Ф. (30 лет назад) пузырьки воздуха движутся по такой траектории, из-за того, что им так энергетически выгоднее. P.S. Эти учёные практически так же объяснили.
Подтвердить?
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.

Понятно
Жалоба отправлена

Мы обязательно проверим комментарий и
при необходимости примем меры.

Спасибо
Аккаунт заблокирован!

Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.

Понятно
Что-то пошло не так!

Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.

Понятно
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.
Ваша заявка получена

Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно
Ваше сообщение получено

Мы скоро прочитаем его и свяжемся с Вами по указанной почте. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: