Физики решили парадокс Леонардо, описавшего странное движение пузырьков
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.
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.
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.
Telegram 
Дзен 
VK Инфекции, такие как коронавирус, наносят серьезный удар организму, из-за чего даже после выздоровления он продолжительное время остается уязвимым. Сегодня для оценки иммунитета врачи смотрят в первую очередь на уровень антител в крови, однако такой подход не отражает реального состояния здоровья человека. Это не позволяет врачам точно прогнозировать, как будет протекать болезнь и насколько быстро пациент выздоровеет. Ученые Пермского Политеха и ПГАТУ впервые выяснили, как именно восстановление иммунитета зависит от пола человека и кто наиболее подвержен осложнениям после коронавирусной инфекции. Результаты исследования помогут правильно учитывать гендерные особенности пациента при лечении и реабилитации, что повысит точность прогнозов и эффективность терапии.
Ученые синтезировали три новых комплекса металла европия и нашли способ управлять яркостью их свечения (люминесценции). Подобные светящиеся соединения востребованы в биологии и медицине для визуализации тканей и отслеживания распределения лекарств по организму, а также в технике при разработке энергоэффективных дисплеев и светодиодов.
Физики Центра фотоники и двумерных материалов МФТИ совместно с коллегами из Алферовского университета и ИТМО показали, как управлять свечением углеродных точек, помещая их на полупроводниковые нанопровода.
Анализ более 150 тысяч древних звезд Млечного Пути показал, что возраст космоса, судя по всему, близок к 13,8 миллиарда лет. Авторы нового исследования заключили, что сценарии, в которых Вселенную приходится делать заметно «моложе» ради решения хаббловского кризиса, плохо согласуются с наблюдениями. Это важно, поскольку возраст старейших светил — один из немногих независимых способов проверить космологические модели не по данным ранней Вселенной, а по объектам нашей собственной Галактики.
Сканирующая туннельная микроскопия достигла квантово-механического предела пространства-времени. Физики провели эксперимент и смоделировали перемещение одиночного электрона с атомарной точностью и скоростью в доли фемтосекунды. Результат показал границы применимости квантовых законов и объяснил механику сверхбыстрых процессов.
Плавящийся асфальт в США, многие тысячи погибших в Западной Европе, своеобразное лето в России — все это списывают на вредоносный феномен рекордного Эль-Ниньо. И конечно же, на него спихивают и ожидаемый рост цен на кофе и основные сельхозтовары. Правда, есть в этой картине и белые пятна: в прошлые Эль-Ниньо мировые урожаи росли. Что скорее всего случится в 2026 году и отчего роль этого события может быть куда больше, чем мы думаем?
Хотя длительность помех не превышала десяти секунд, это первый известный случай такого рода. Обычно спутникам не хватает мощности для создания радиосигналов той силы, что нужна для подобных помех.
Вселенная может оказаться «замкнутой» глобальной структурой, где свет от далеких галактик способен возвращаться к наблюдателю с разных направлений. Именно такой сценарий не удалось исключить авторам нового масштабного обзора. Проверить его предсказания астрономы смогут уже в ближайшие годы.
Ученые впервые на молекулярном уровне доказали, что обычная вода одновременно состоит из двух разных жидких состояний — более плотного и менее плотного, которые непрерывно сменяют друг друга. Раз молекулярная «двойственность» действительно существует, это подтверждает спорную 30-летнюю гипотезу. Новое открытие поможет, наконец, объяснить десятки «странных» физических аномалий воды, включая ее расширение при замерзании и парадоксальное изменение вязкости под давлением.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно
Последние комментарии