Некоторые пузырьки движутся к поверхности воды по спирали, а не по прямой. Леонардо да Винчи наблюдал это удивительное явление более пяти веков назад, однако объяснение ему удалось лишь сейчас.
Леонардо да Винчи, художник, инженер и скульптор, является одной из наиболее известных фигур в истории. С его именем связано множество необычных наблюдений и явлений, в том числе некоторые парадоксы. В гидродинамике парадоксом ЛеонардоОписывают необычное движение пузырьков, всплывающих в воде.
Пятьсот лет назад выдающийся итальянец обнаружил, что некоторые пузыри вместо того чтобы двигаться к поверхности прямо снизу, колеблются и поднимаются по спирали. Рисунок такого движения сохранился в Лестерском кодексе — тетради заметок великого мастера. До наших дней оставалась загадка парадокса Леонардо. Ее удалось разгадать лишь недавно, об этом опубликована статья. опубликована в журнале PNAS.
Наблюдения показывают, что пузырьки размером менее одного миллиметра поднимаются в воде по прямой траектории, а более крупные двигаются по спиральной траектории, колеблясь из стороны в сторону. Мигель Геррада из Севильского университета и Йенс Эггерс из Бристольского университета провели новые расчеты и установили, что критический размер составляет 0,926 миллиметра.
Если диаметр пузырька превышает указанную величину, то он становится неустойчивым и теряет сферическую форму. На поверхности его появляются участки с различной кривизной. В местах большей кривизны вода обтекает пузырек быстрее, а значит, ее давление… оказывается нижеПодавляющий воздух перемещает пузырек, делая его движение боковым. Это падение давления способствует возвращению изогнутой части к форме и лёгкому округлению.
Нестабильный пузырек снова деформируется, а весь процесс повторяется, порождая периодические колебания. При превышении критических размеров, пишут авторы, «пузырек деформируется под действием сил со стороны воды, и наоборот, форма пузырька влияет на характеристики течения воды вокруг него».
Новая работа — не просто любопытное теоретическое исследование. Образующиеся и движущиеся в жидкости пузырьки участвуют в ряде природных явлений. хруст пальцевДанные материалы широко применяют в промышленности. Понимание их характеристик поможет глубже понять природные процессы и улучшить некоторые производственные этапы.