Για 141 χρόνια, φυσικοί όπως ο Ρίτσαρντ Φάινμαν μπερδεύονταν με ένα ερώτημα σχετικά με τη ροή του ρευστού: πώς θα περιστρεφόταν ένας καταιωνιστής αν βρισκόταν κάτω από το
νερό
, ρουφώντας το υλικό αντί να το εκτοξεύει; Τώρα, μια ομάδα ερευνητών βρήκε μια απάντηση.
Αν και η ιδέα προτάθηκε για πρώτη φορά από πειραματιστές τη δεκαετία του 1880, επαναδημοτικοποιήθηκε από τον Feynman στα μέσα του 20ου αιώνα, σε βαθμό που έγινε γνωστό ως
Ψεκαστήρας Feynman
.
Το
θέμα ήταν έτσι: Ένας κανονικός καταιονιστήρας με βραχίονες σχήματος S θα φτύνει νερό, ωθώντας τους βραχίονες να περιστρέφονται, ποτίζοντας ό,τι χρειάζεται πότισμα. Αλλά το αν ένας αντίστροφος ψεκαστήρας θα περιστρεφόταν καθόλου παρέμεινε ένα ανοιχτό ερώτημα, και όχι λόγω έλλειψης προσπάθειας.
Ο Φάινμαν εργάστηκε με την ιδέα για λίγο και μάλιστα
κατασκεύασε μια πειραματική διάταξη
για να απαντήσει στο ερώτημα ενώ ήταν μεταπτυχιακός φοιτητής στο Πρίνστον. (Το πείραμα τελείωσε όταν ένα μεγάλο μπουκάλι γεμάτο νερό εξερράγη.)
Τώρα, μια ομάδα ερευνητών στο Πανεπιστήμιο της Νέας Υόρκης το έχει επαναφέρει. Το αντίστροφο καταιωνιστήρων redux (όπως το ονομάζω – κυλά
αμέσως
από τη γλώσσα!) αποτελούνταν από έναν βυθισμένο εκτοξευτήρα σε ένα ρουλεμάν «εξαιρετικά χαμηλής τριβής»,
σύμφωνα με ανακοίνωση του NYU
για να βελτιστοποιήσει την ικανότητα της
συσκευή
ς να περιστρέφεται ελεύθερα και έχει σχεδιαστεί με τρόπο που της επιτρέπει να παρατηρούν εύκολα τη ροή του νερού μέσα από τη συσκευή.
Για το σκοπό αυτό, η ομάδα έβαψε επίσης το νερό, πρόσθεσε μικροσωματίδια σε αυτό, το φώτισε με λαμπερά πράσινα λέιζερ και βιντεοσκόπησε ολόκληρο το πείραμα με κάμερες υψηλής ανάλυσης και υψηλής ταχύτητας. Το βίντεο που προκύπτει είναι αρκετά τρομακτικό:
Η έρευνα της ομάδας –
δημοσίευσε
την περασμένη εβδομάδα στο Physical Review Letters—διαπίστωσε ότι ένας αντίστροφος ψεκαστήρας κάνει ακριβώς αυτό. Περιστρέφεται προς την αντίθετη κατεύθυνση από έναν ψεκαστήρα που εκτοξεύει νερό.
«Ο κανονικός ή «προς τα εμπρός» ψεκαστήρας είναι παρόμοιος με έναν πύραυλο, καθώς προωθείται εκτοξεύοντας πίδακες», δήλωσε ο Leif Ristroph, ερευνητής στο NYU και επικεφαλής συγγραφέας της μελέτης, στο πανεπιστήμιο.
ελευθέρωση
. «Αλλά ο αντίστροφος ψεκαστήρας είναι μυστηριώδης αφού το νερό που απορροφάται δεν μοιάζει καθόλου με πίδακες. Ανακαλύψαμε ότι το μυστικό κρύβεται μέσα στον καταιονιστή, όπου υπάρχουν πράγματι πίδακες που εξηγούν τις παρατηρούμενες κινήσεις».
Αν και ο αντίστροφος καταιωνιστήρας περιστρέφεται (ελέγχει τις σημειώσεις) αντίστροφα, το κάνει μόνο στο 1/50 της ταχύτητας ενός συνηθισμένου ψεκαστήρα. Μέσα στον αντίστροφο καταιονιστή, οι πίδακες νερού που αναρροφούνται συγκρούονται μεταξύ τους, αν και όχι μετωπικά, και η ανάμειξη αυτού του εσωτερικού νερού προκαλεί την αργή περιστροφή του καταιωνιστή.
Ο Brennan Sprinkle, ερευνητής στο Colorado School of Mines και συν-συγγραφέας της μελέτης, πρόσθεσε ότι οι μέθοδοι που χρησιμοποιήθηκαν στο πείραμα «θα είναι χρήσιμες για πολλές πρακτικές εφαρμογές που περιλαμβάνουν συσκευές που ανταποκρίνονται στον αέρα ή το νερό που ρέει».
Όποιες και αν είναι οι πιθανές εφαρμογές, ένα δίλημμα που τέθηκε για πρώτη φορά στη δεκαετία του 1880 επιτέλους απαντήθηκε, με δοκιμές και μοντελοποίηση ακριβείας που απλά δεν ήταν δυνατά πριν από 140 χρόνια. Ελπίζω ότι αυτό θα σας δώσει κάτι να πασπαλίσετε στην επόμενη συνομιλία σας σχετικά με τη δυναμική των ρευστών.
Περισσότερο:
Το Intruder-Blasting Sprinkler είναι ένα υποκατάστατο με τεχνητή νοημοσύνη για έναν γέρο που φωνάζει στα παιδιά για να κατέβουν από το γκαζόν του
VIA:
gizmodo.com
