Bí ẩn 500 năm tuổi của nghịch lý Leonardo đã được giải mã

Các nhà nghiên cứu đã sử dụng một kỹ thuật rời rạc hoá số liệu.
Bí ẩn 500 năm tuổi của nghịch lý Leonardo đã được giải mã

Bạn có thể đã nghe nói về nghịch lý bong bóng khí 500 năm tuổi của Leonardo da Vinci. Các giáo sư Miguel Ángel Herrada từ Đại học Seville và Jens G. Eggers từ Đại học Bristol đã tìm ra một phương pháp giải thích sự chuyển động bất thường của bong bóng nổi lên trong nước. Các nhà nghiên cứu cho biết nghiên cứu này có thể hữu ích trong việc hiểu được tính di động của các hạt có hành vi chuyển tiếp giữa chất rắn và chất khí.


Bản phác thảo của Leonardo cho thấy chuyển động xoắn ốc của một bong bóng tăng dần. Nguồn: Đại học Seville

Kỹ thuật rời rạc hóa số liệu

Như đã giải thích trong một thông cáo báo chí, giao diện không khí-nước của bong bóng có thể được các tác giả của nghiên cứu mới này mô tả chính xác bằng cách sử dụng kỹ thuật rời rạc hóa số liệu, cho phép họ mô phỏng chuyển động của bong bóng và điều tra sự ổn định của nó.

Họ chứng minh rằng các bong bóng khởi hành từ một quỹ đạo thẳng trong nước khi bán kính hình cầu của chúng vượt quá 0,926 mm, một kết quả nằm trong khoảng hai phần trăm giá trị thực nghiệm thu được với nước siêu tinh khiết vào những năm 1990. Các mô phỏng của họ rất khớp với các phép đo có độ chính xác cao về chuyển động bong bóng không ổn định.

ADDAFFI

Các nhà nghiên cứu đề xuất một cơ chế cho sự không ổn định của quỹ đạo bong bóng, trong đó sự nghiêng định kỳ của bong bóng làm thay đổi độ cong của nó, ảnh hưởng đến vận tốc đi lên và dẫn đến sự dao động trong quỹ đạo của bong bóng, làm nghiêng một bên của bong bóng có độ cong tăng lên. Sự mất cân bằng áp suất sau đó làm cho bong bóng trở lại vị trí ban đầu, tiếp tục chu kỳ định kỳ, khi chất lỏng di chuyển nhanh hơn và áp suất chất lỏng giảm gần bề mặt có độ cong cao.

Như Vice nhấn mạnh, “Chuyển động của bong bóng trong nước đóng vai trò trung tâm đối với nhiều hiện tượng tự nhiên, từ công nghiệp hóa chất đến môi trường,” các tác giả Miguel Ángel Herrada và Jens Eggers, các nhà nghiên cứu vật lý chất lỏng tại Đại học cho biết. Seville và Đại học Bristol. “Sự trỗi dậy mạnh mẽ của một bong bóng duy nhất đóng vai trò là một mô hình đã được nghiên cứu nhiều, cả về mặt thực nghiệm và lý thuyết.”

ADDAFFI

“Điều này đặc biệt đúng đối với quan sát hấp dẫn, đã được thực hiện bởi Leonardo da Vinci, rằng các bong bóng khí đủ lớn thực hiện chuyển động tuần hoàn, thay vì bay lên theo một đường thẳng.”

Nghiên cứu được công bố trên PNAS vào ngày 17 tháng 1.

Đỗ Quyên
Theo Interesting engineering
CÙNG CHUYÊN MỤC
ĐỌC THÊM