Физики разрешили парадокс Леонардо да Винчи о движении пузырьков в воде.
Понимание их свойств позволит лучше разобраться в естественных процессах и оптимизировать некоторые этапы производства жидкостей.
В гидродинамике существует понятие «парадокс Леонардо», подразумевающий под собой странное поведение пузырьков, поднимающихся к поверхности воды не по прямой, а по спирали. До сегодняшнего дня подобное явление оставалось загадкой, но ученым из Испании и Англии удалось его разгадать. Исследование опубликовано в журнале PNAS.
Наблюдения показали, что пузырьки менее миллиметра в диаметре поднимаются в воде более или менее по прямой, тогда как более крупные колеблются из стороны в сторону, двигаясь по спиральной траектории. Судя по расчетам, 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 вновь, 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».
Отзывы
