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

wwwbayun
Ну зачем Вы мне эту богомерзкую википедию для принципиальных вопросов цитируете.
несерьезно.

в технике употребляют сию "парадигму", в академической физике - нет.

Вот видите? Никаких призраков, что скрытно толкают пузырьки, все объяснимо наукой и звучит довольно просто

Михаил писал(а):

центробежных сил в физике нет. только центростремительное.

То-то я и смотрю, как тачки улетают в кювет на крутом повороте зимой... наверно на них действует отрицательная центростремительная сила

Походу душа Леонардо успокоится теперь,а то ходил , цепями брязгал,пугал аспиранток...

wwwbayun писал(а):

Закон Бернулли — скорость больше, давление меньше: радиальная скорость в чашке больше к периферии, следовательно чаинки в чашке, испытывающие одновременно центробежные и центростремительные воздействия, при превышении последних, устремляются к центру вращения.

Так вроде о том и был вопрос, почему центробежные и центростремительные воздействия ведут к сбору чаинок в середине, а не по сторонам, они же крутятся. То есть просто наблюдение названо, доказано, что так, но не вполне объяснено. Если крутануть плосокое колесо, на котором крупинки, они разлетятся, а не соберутся к центру. )

dmitriy1975
может давление к периферии увеличивается прогрессивно при кручении?
и тогда чаинки выдавливает к центру?

Добавлено спустя 1 минуту:

Raptor303 писал(а):

наверно на них действует отрицательная центростремительная сила

хотят двигаться равномерно и прямолинейно, а водитель не дает ))

При вращении ложкой воду прижимает к стенкам. Чаинки легче воды, они есть "отсутствие воды" и их выталкивает к центру...

alexdao писал(а):

Чаинки легче воды,

тяжелее.
намокшие
впрочем,
Вы - правы.

И все молчат про силу Кориолиса...

Михаил писал(а):

wwwbayun Ну зачем Вы мне эту богомерзкую википедию для принципиальных вопросов цитируете. несерьезно. в технике употребляют сию "парадигму", в академической физике - нет.

https://dic.academic.ru/dic.nsf/enc3p/320266

Так должно быть хорошо.
Ещё раз, понятие «центробежная сила» существует независимо от отсутствия любви к Википедии.
Была попытка объяснить суть процесса, условившись в терминах.
Дальше — полемика. Не готов.

Добавлено спустя 1 минуту 38 секунд:

Михаил писал(а):

wwwbayun Ну зачем Вы мне эту богомерзкую википедию для принципиальных вопросов цитируете. несерьезно. в технике употребляют сию "парадигму", в академической физике - нет.

https://dic.academic.ru/dic.nsf/enc3p/320266

Так должно быть хорошо.
Ещё раз, понятие «центробежная сила» существует независимо от отсутствия любви к Википедии.
Была попытка объяснить суть процесса, условившись в терминах.
Дальше — полемика. Не готов.

В гидродинамике существует понятие «парадокс Леонардо», подразумевающий под собой странное поведение пузырьков, поднимающихся к поверхности воды не по прямой, а по спирали.
Причем в Северном полушарии пузырьки закручиваются против часовой стрелки, а в Южном - по часовой. Займусь этим лично, что-то давно Нобелевскую премию не получал.

wwwbayun писал(а):

Ещё раз, понятие «центробежная сила» существует независимо от отсутствия любви к Википедии.

Ну давайте тогда про плоскую землю поговорим раз так.
Ведь такое понятие тоже существует.
И понятие 70 полов людей.
"Коль пошла такая пьянка - режь последний огурец" )

Добавлено спустя 3 минуты 21 секунду:

Электрыцарь писал(а):

Причем в Северном полушарии пузырьки закручиваются против часовой стрелки, а в Южном - по часовой.

как и воронка в ванной слива)

сразу видно ученым делать нечего

alexdao писал(а):

При вращении ложкой воду прижимает к стенкам. Чаинки легче воды, они есть "отсутствие воды" и их выталкивает к центру...

С камешками или песком, которые тяжелее воды будет то же самое, что и с чаинками, собирутся в кучку в центре.

Добавлено спустя 1 минуту 54 секунды:

Михаил писал(а):

как и воронка в ванной слива)

Когда крутишь ложкой в стакане именно воронка и возникает. Я так понимаю, в ней-то и вся загадка ) Кстати, интересно, а если крутить ложкой в другую сторону, воронка тоже будет туда крутиться или все равно, как обычно в своем полушарии. Надо будет попробовать )

Михаил писал(а):

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

В задаче спрашивалось, почему чаинки собираются в центре.
Вопрос о том, почему центростремительная сила превосходит центробежную не стоял.
Развивать тему неинтересно, тем более оффтоп.

Про плоскую землю не будем полемизировать. Она плоская. И очень твёрдая. Доказано плоским Майком.

Моя гипотеза такая.
Вода (жидкость) - самый плотный материал, пусть легче или тяжелее чего-то. В движении создается некая подушка повышенной плотности, вроде той подушки, на которой лежат самолеты, когда летают на скорости. Вот эта повышенная плотность, которая в движении возникает и выдавливает все остальное к центру, потому как сама жидкость, подчиняясь логике расходится по сторонам, так как по краям выше скорость, а значит и выше плотность (подушка) и вытесняется все к центру, так как там меньше плотность на столько, что при воронках вообще там воздух.