انفجرت مفارقة ليوناردو دا فينشي للحركة الدورية للفقاعات

البروفيسور ميغيل أنجيل هيرادا من جامعة إشبيلية والبروفيسور جينس جي من جامعة بريستول. اكتشف إيجر آلية لشرح الحركة غير المستقرة للفقاعات المتصاعدة في الماء. وبحسب الباحثين نشرت النتائج في المجلة PNASمفيد لفهم حركة الجسيمات التي يكون سلوكها وسيطًا بين مادة صلبة وغاز.

لاحظها ليوناردو دافنشي منذ خمسة قرون فقاعات هواءإذا كانت كبيرة بدرجة كافية ، فانتقل بشكل دوري عن حركة الخط المستقيم إلى شكل متعرج أو حلزوني. ومع ذلك ، لم يتم العثور على وصف كمي للظاهرة أو الآلية الفيزيائية لشرح هذه الحركة الدورية.

طور مؤلفو هذا البحث الجديد تقنية تقدير عددي لتوصيف واجهة الفقاعة الهوائية والمائية بدقة ، والتي تمكنها من محاكاة حركتها والتحقق من ثباتها. تتطابق عمليات المحاكاة التي قاموا بها بشكل وثيق مع القياسات عالية الدقة لحركة الفقاعات غير المستقرة ، وتظهر أن الفقاعات تنحرف عن المسارات المستقيمة في الماء عندما يتجاوز نصف قطرها الكروي 0.926 ملم ، مما ينتج عنه 2٪ من القيم التجريبية التي تم الحصول عليها في الماء عالي النقاوة في التسعينيات.

يقترح الباحثون آلية لعدم استقرار مسار الفقاعة ، حيث يغيرها الميل الدوري للفقاعة. منحنىيؤثر هذا على السرعة الصعودية ويسبب تذبذبًا في مسار الفقاعة ، مما يؤدي إلى إمالة جانب الفقاعة لأعلى حيث يزداد الانحناء.

ثم ، كما سائل يتحرك بشكل أسرع وينخفض ​​ضغط السوائل حول السطح شديد الانحناء ، ويعيد عدم توازن الضغط الفقاعة إلى موضعها الأصلي ، مما يؤدي إلى إعادة الدورة الدورية.