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 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.
Физики экспериментально подтвердили эффективность ионно-плазменного метода удаления радиоактивных загрязнений с поверхностей металлоконструкций ядерных реакторов. Новая технология позволяет очищать внутриконтурное оборудование от отложений сложного химического состава без образования опасных жидких радиоактивных отходов. Благодаря этому она даст возможность повторно использовать реакторные сплавы и снизит затраты на их переработку.
Японские исследователи выловили у берегов Окинавы пластиковую бутылку с узким горлышком, внутри которой сидел большой живой краб. В итоге ученые смогли найти ответы на несколько возникших в связи с этой находкой вопросов: как краб попал в бутылку, сколько там находился и как ему удалось выжить?
Древнеримские инженеры проложили колоссальную сеть дорог через Европу, Северную Африку и Ближний Восток, многие участки которой до сих пор поражают безупречной прямолинейностью. Секрет строительства заключался в использовании трех особых геодезических инструментов, с помощью которых разбивали местность на ровные отрезки и размечали трассы.
Терраформировать Марс — то есть превратить в мир, где можно жить без защитных куполов — мечта человечества с того момента, как стало понятно, что это холодная планета с призрачной бескислородной атмосферой. Сейчас главный хедлайнер ее освоения — Илон Маск, компания SpaceX которого планирует первые полеты туда уже в 2028 году. Многие энтузиасты вспоминают слова Маска 14-летней давности: Красную планету надо лишь «подремонтировать», чтобы ходить без скафандра. Но между полетом и прогулками по городу-саду на Марсе лежит огромная пропасть. Пару лет назад Naked Science рассматривал положительный сценарий терраформирования. Пришло время подсчитать, сколько же лет и ресурсов потребуется.
Самый маленький дневной хищник Африки впервые попал под наблюдение с помощью GPS-трекеров. Ученые выяснили, что для выкармливания птенцов ему нужен участок почти в 14 раз меньше, чем у степной пустельги — ближайшего «рекордсмена» среди изученных птиц.
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