Разгадан парадокс Леонардо да Винчи

Профессор Мигель Анхель Эррада из Севильского университета и профессор Йенс Г. Эггерс из Бристольского университета открыли механизм, объясняющий нестабильное движение пузырьков, поднимающихся в воде. По мнению исследователей, результаты,которые опубликованыв престижном журнале PNAS, может оказаться полезным для понимания движения частиц, поведение которых занимает промежуточное положение между твердым телом и газом.

Леонардо да Винчи пять столетий назад заметил, что пузырьки воздуха, если они достаточно большие, периодически отклоняются по зигзагу или спирали от прямолинейного движения. Однако никакого количественного описания явления или физического механизма, объясняющего это периодическое движение, так и не было найдено.

Авторы этой новой статьи разработали метод числовой дискретизации, чтобы точно охарактеризовать границу раздела воздух-вода, что позволяет им моделировать его движение и исследовать его стабильность. Их моделирование близко соответствует высокоточным измерениям нестационарного движения пузырьков и показывает, что пузырьки отклоняются от прямой траектории в воде, когда их сферический радиус превышает 0,926 миллиметра, что находится в пределах двух процентов от экспериментальных значений, полученных для сверхчистой воды в 90-х годах.

Исследователи предлагают механизм нестабильности траектории пузыря, при котором периодический наклон пузыря меняет его кривизну, тем самым влияя на скорость вверх и вызывая колебание траектории пузыря, наклоняя вверх ту сторону пузыря, кривизна которой увеличилась. Затем, когда жидкость движется быстрее и давление жидкости падает вокруг поверхности с высокой кривизной, дисбаланс давления возвращает пузырек в исходное положение, перезапуская периодический цикл.

- Данный пресс-релиз предоставлен Севильским университетом.