Ученые разгадали 500-летний «парадокс Леонардо да Винчи»

Физики сделали важное открытие.

Пузырьки воздуха в воде не всегда движутся по прямой линии, и физики только сейчас выяснили, почему так происходит.

Физики сделали важное открытие, которое объясняет «неправильное» движение пузырьков воздуха в воде, пишет IFLScience.

Более 500 лет назад Леонардо да Винчи наблюдал, как пузырьки воздуха поднимаются в воде, и он заметил, что некоторые пузырьки двигаются по спирали или зигзагообразно вместо того, чтобы подниматься по прямой линии к поверхности. Леонардо да Винчи заметил, что только большие пузыри, а не маленькие пузырьки воздуха поднимаются на поверхность именно так, хотя на каждый из них действуют одни и те же силы. В течение столетий никто так и не предложил объяснения этого явления, которое назвали «парадоксом Леонардо да Винчи».

Но Мигель Эррада из Университета Севильи, Испания и Йенс Эггерс из Бристольского университета, Великобритания разгадали эту загадку. Новое исследование показало, что пузырьки воздуха могут достигать критического размера, который способствует их нестабильному движению из-за взаимодействия между потоком воды вокруг них и небольшими изменениями их формы. По словам ученых, пузыри изменяются под действием сил со стороны воды, и, в свою очередь, форма пузыря меняет характер движения.

«На поднимающиеся пузырьки воздуха в воде влияет множество пересекающихся сил, таких как вязкость жидкости, поверхностное трение и любые загрязняющие вещества, которые искажают форму пузырьков и изменяют динамику обтекающей их воды», — говорит Эррада.

Ученые создали математические модели и сравнили свои результаты с предыдущими экспериментами, проведенными в «сверхчистой воде». Они обнаружили, что пузырьки периодически наклоняются, что меняет их форму. Таким образом одна из сторон пузырька становится более скользкой, поэтому вода обтекает ее быстрее. Это снижает давление на этой стороне и пузырек возвращается в исходное состояние, но затем цикл превращения повторяется снова.

Их моделирование показало, что пузырьки отклоняются от прямой траектории движения в воде, когда их сферический радиус превышает 0,926 миллиметра, что примерно равно размеру кончика карандаша. Теперь авторы исследования хотят более точно понять, как загрязнение воды влияет на результаты изучения поведения пузырьков воздуха. Потому как в 16 веке очень чистая вода была не доступна, поэтому Леонардо да Винчи имел дело с определенно загрязненной водой.