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». Источник

Наверное еще и конвекция воздуха внутри пузыря имеет большую роль, т.к у края он быстрее охлаждается или наоборот в зависимости от температуры воды.

А вообще, конечно, непорядок, что большие пузыри ведут себя так ужасно. Надо обязательно добиться, чтобы они тоже всплывали строго по прямой. Респект англицким ученым

почему при перемешивании чая с чаинками ложкой по кругу
потом чаинки собираются в центре а не периферии?
олимпиадная задача по физике

Михаил писал(а):

почему при перемешивании чая с чаинками ложкой по кругу потом чаинки собираются в центре а не периферии?

Собрать на периферии (на стенах), возможно раскручивая саму кружку.

Anrif писал(а):

Михаил писал(а): почему при перемешивании чая с чаинками ложкой по кругу потом чаинки собираются в центре а не периферии? Собрать на периферии (на стенах), возможно раскручивая саму кружку.

А если при раскручивании кружки еще и задействовать ложку, то чаинки можно выстроить в хоровод как раз посередине.

Anrif
aiwalev
как ни странно, я ответа не знаю.
дядя физик мне её загадал ещё в молодости.
на том всё и кончилось.

Неужели теперь можно будет выспаться! Молодцы инглишмены и спанишмены победили таки

Михаил писал(а):

почему при перемешивании чая с чаинками ложкой по кругу потом чаинки собираются в центре а не периферии? олимпиадная задача по физике

Закон Бернулли — скорость больше, давление меньше: линейная скорость в чашке больше к периферии, следовательно чаинки в чашке, испытывающие одновременно центробежные и центростремительные воздействия, при превышении последних, устремляются к центру вращения. Форма чаинок, кстати, имеет значение. Круглые чаинки сублимированного чая скорее собираются к центру, чем плоские, на которые центростремительное давление более быстрого периферийного потока действует неравномерно, в зависимости от положения плоскости чаинки к нормали потока.

wwwbayun
ну вот Вы молодец.

Добавлено спустя 1 минуту 2 секунды:

wwwbayun писал(а):

радиальная скорость в чашке больше к периферии

но, с другой стороны, трение о стенки замедляет скорость.
нет?
вода не такая вязкая?

Наконец-то британские ученые занялись настоящим делом.

Михаил писал(а):

wwwbayun ну вот Вы молодец. Добавлено спустя 1 минуту 2 секунды: wwwbayun писал(а): линейная скорость в чашке больше к периферии но, с другой стороны, трение о стенки замедляет скорость. нет? вода не такая вязкая?

Замедляет на границе периферии. Плоские чаинки в теории могут и прилипнуть к наружной стенке чашки. На практике не наблюдал.
Закон Бернулли действует в стационарном/ламинарном потоке, поэтому явления изменения потока могут нарушать строгие расчеты.
И поскольку убывание радиальной скорости в чашке влияет и на центробежное ускорение чаинок, постольку скорость вращения в целом не сильно влияет на процесс.

скукота в этой науке, кончилась фантазия(

wwwbayun писал(а):

и на центробежное ускорение чаинок,

центробежных сил в физике нет.
только центростремительное.

wwwbayun писал(а):

в стационарном/ламинарном потоке,

в том-то и дело.
а тут у стенок турбулентности вклад какой-никакой есть.
но, в принципе, вязкость не такая, чтобы там, законы Стокса какие-да нибудь..ещё не хватало..
правда то про капилляры всякие...

Смотреть с 40 секунды

Михаил писал(а):

wwwbayun писал(а): и на центробежное ускорение чаинок, центробежных сил в физике нет. только центростремительное. wwwbayun писал(а): в стационарном/ламинарном потоке, в том-то и дело. а тут у стенок турбулентности вклад какой-никакой есть. но, в принципе, вязкость не такая, чтобы там, законы Стокса какие-да нибудь..ещё не хватало.. правда то про капилляры всякие...

https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A6%D0%B5%D0%BD%D1%82%D1%80%D0%BE%D0%B1%D0%B5%D0%B6%D0%BD%D0%B0%D1%8F_%D1%81%D0%B8%D0%BB%D0%B0
Имелся в виду не строгий физический термин, а понятие — от центра.