Физики выяснили, что при сильной тряске пузырьки воздуха убегают галопом
Ученые заметили, что пузырьки воздуха в жидкости ведут себя неожиданным образом. При строго вертикальном встряхивании они деформируются так, что начинают активно перемещаться «галопом» в горизонтальной плоскости.
Пузырьки в жидкостях постоянно присутствуют в нашей жизни — в газированных напитках, системах кондиционирования. Их используют для промышленных применений — в системах охлаждения, очистки воды и при производстве химикатов.
Контроль движения пузырьков долгое время оставался сложной задачей в различных областях. Недавно ученые смогли использовать гидродинамическую неустойчивость для точного управления пузырьками. Исследовательская группа задалась, казалось бы, простым вопросом: может ли встряхивание пузырьков вверх и вниз заставить их двигаться непрерывно в одном направлении?
Пузырьки не просто двигались — они делали это перпендикулярно направлению встряхивания. Когда контейнер трясут вверх и вниз, пузырьки начинают неожиданно ритмично «галопировать» — подпрыгивать, как игривые лошади, и двигаться горизонтально, несмотря на вертикальное встряхивание.
Регулируя частоту и амплитуду встряхивания, исследователям удалось переключать режимы движения. Сейчас они знают, как обеспечить прямолинейное, круговое и хаотичное зигзагообразное движение, напоминающее стратегии поиска пищи у бактерий. Объяснение и сопутствующие феномену математические расчеты опубликованы в журнале Nature Communications.
Одно из применений феномена «галопирования» — системы охлаждения микрочипов. На Земле пузырьки газов поднимаются с нагретых поверхностей, предотвращая перегрев. Однако в космосе плавучесть отсутствует, и отсутствие этого свойства делает удаление пузырьков серьезной проблемой. Новый метод позволяет активно удалять пузырьки в среде без гравитации, что может улучшить теплопередачу в спутниках и космической электронике.
Открытую особенность движения пузырьков можно использовать для очистки поверхности. Дополнительные эксперименты показали, что «галопирующие пузырьки» могут очищать пыльные поверхности. Они двигаются зигзагами, как миниатюрный робот-пылесос. Ученые надеются, что управление движением пузырьков обеспечит новые подходы в очистке поверхностей и целевой доставке лекарств.
«Новый механизм самодвижения позволяет пузырькам преодолевать расстояния и дает им беспрецедентную способность перемещаться по сложным жидкостным сетям. Это может предложить решения давних проблем в системах теплопередачи, очистке поверхностей и даже вдохновить на создание новых мягких роботизированных систем», — сказал Сайфул Тамим (Saiful Tamim), научный сотрудник Университета Северной Каролины в Чапел-Хилле (США).
Управление движением пузырьков остается сложной задачей, хотя они присутствуют в большинстве жидкостей в той или иной форме. Доступные инженерам и исследователям методы влияния на их перемещения ограничены. Работа ученых демонстрирует, что пузырьки можно направлять по предсказуемым траекториям с помощью тщательно настроенных вибраций.
«Это открытие превращает наше понимание динамики пузырьков, из непредсказуемой в контролируемое и универсальное явление с далекоидущими приложениями в теплопередаче, микрофлюидике и других технологиях», — объяснил Коннор Магун (Connor Magoon), аспирант-математик из Университета Северной Каролины в Чапел-Хилле.
Telegram 
Дзен 
VK Нейросеть OpenAI добилась серьезного прорыва в математике, решив одну из семи «задач тысячелетия». Получат ли США, чьи нейросети опираются на гораздо более мощное «железо», чем у Китая, монополию на конвейер научных открытий? Даст ли это возможности сравнимые с их атомной монополией 80 лет назад?
Современная космология до недавнего времени опиралась на так называемый космологический принцип, по которому у Вселенной нет какого-то выделенного направления. И наблюдатель в любой ее точке должен видеть однородную в этом смысле картину. Астроном из Северокавказской астрофизической обсерватории показал, что это не так даже для очень древней Вселенной.
За всю свою историю радиус Меркурия мог уменьшиться намного больше, чем считалось. Поскольку часть следов этого процесса до сих пор оставалась незамеченной, прежние оценки могли быть серьезно занижены.
Нейросеть OpenAI добилась серьезного прорыва в математике, решив одну из семи «задач тысячелетия». Получат ли США, чьи нейросети опираются на гораздо более мощное «железо», чем у Китая, монополию на конвейер научных открытий? Даст ли это возможности сравнимые с их атомной монополией 80 лет назад?
Особо чистый германий — полупроводниковый материал с минимальным содержанием примесей, который активно используют в ядерной физике, медицине и оборонной промышленности. Российские ученые предложили новую технологию, позволяющую получить монокристаллы германия особой чистоты.
Современная космология до недавнего времени опиралась на так называемый космологический принцип, по которому у Вселенной нет какого-то выделенного направления. И наблюдатель в любой ее точке должен видеть однородную в этом смысле картину. Астроном из Северокавказской астрофизической обсерватории показал, что это не так даже для очень древней Вселенной.
Нейросеть OpenAI добилась серьезного прорыва в математике, решив одну из семи «задач тысячелетия». Получат ли США, чьи нейросети опираются на гораздо более мощное «железо», чем у Китая, монополию на конвейер научных открытий? Даст ли это возможности сравнимые с их атомной монополией 80 лет назад?
Сопротивление жителей Европы самой идее употребления насекомых в пищу может иметь эволюционные корни, уходящие вглубь тысячелетий, пришли к выводу авторы нового исследования. Оказалось, предки современных европейцев ели насекомых лишь эпизодически. Кроме того, из-за генетических мутаций они плохо переваривали их экзоскелеты.
После сокращения длины очередей и роста доступности бензина в первую неделю августа ситуация снова ухудшилась. Если с 20 июня по начало августа кризис носил в основном психологический характер, то сейчас ситуация принципиально иная: августовские атаки на НПЗ показали, что меры по усилению их противовоздушной обороны не были достаточно полными. Значит, прогноз автора Naked Science от 19 июля о том, что острая фаза кризиса закончится до конца лета, был частично неверным.
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