Matematycy właśnie odwrócili karabin maszynowy

Od 141 lat fizycy tacy jak Richard Feynman zastanawiają się nad przepływem cieczy: w jaki sposób tryskacz mógłby się obracać, gdyby znajdował się pod wodą i zasysał materię, a nie ją wyrzucał? Teraz zespół badaczy znalazł odpowiedź.

Chociaż pomysł ten został po raz pierwszy zaproponowany przez eksperymentatorów w latach osiemdziesiątych XIX wieku, Feynman opublikował go ponownie w połowie XX wieku, do tego stopnia, że ​​stał się znany jako Karabin maszynowy Feynmana. Problem był następujący: zwykły zraszacz z ramionami w kształcie litery S tryskał wodą, powodując obrót ramion i podlewając wszystko, co było potrzebne. Jednak to, czy zraszacz wsteczny w ogóle będzie się obracał, pozostało kwestią otwartą i nie wynikało to z braku prób.

Feynman korzystał z tego pomysłu przez jakiś czas, a nawet Zbudowano zestaw eksperymentalny odpowiedzieć na to pytanie, gdy był studentem na Uniwersytecie Princeton. (Eksperyment zakończył się eksplozją dużej butelki wypełnionej wodą.)

Teraz zespół naukowców z New York University uruchomił go ponownie. System spryskiwania wstecznego (jak to nazywam – spływa z języka!) składa się ze zraszacza zanurzonego w łożysku o „ultra niskim tarciu”, Jak wynika z komunikatu Uniwersytetu Nowojorskiegoaby poprawić zdolność urządzenia do swobodnego obracania się i został zaprojektowany w sposób umożliwiający łatwe monitorowanie przepływu wody przez urządzenie.

W tym celu zespół zabarwił także wodę, dodał do niej mikrocząsteczki, oświetlił jaskrawozielonym laserem i sfilmował cały eksperyment za pomocą szybkich kamer o wysokiej rozdzielczości. Powstałe ujęcia są dość odlotowe:

Badania zespołowe-opublikowany W zeszłym tygodniu w „Physical Review Letters” – odkryłem, że płukanie wsteczne właśnie to robi. Obraca się w kierunku przeciwnym do zraszacza, który wypluwa wodę.

„Zwykły, „frontowy” karabin maszynowy jest jak pocisk, ponieważ napędza się wystrzeliwując odrzutowce” – powiedział Lew Ristrow, badacz z New York University i główny autor badania na uniwersytecie. początek. „Ale zraszacz odwrotny jest tajemniczy, ponieważ zasysana woda wcale nie wygląda jak strumienie. Odkryliśmy, że tajemnica kryje się wewnątrz zraszacza, gdzie w rzeczywistości znajdują się strumienie, które wyjaśniają obserwowane ruchy. „

Chociaż zraszacz odwrotny obraca się (patrz uwagi) w przeciwnym kierunku, robi to z prędkością około 1/50 prędkości zwykłego zraszacza. Wewnątrz tryskacza rewersyjnego zaabsorbowane strumienie wody zderzają się ze sobą, ale nie bezpośrednio, a wymieszanie się tej wody powoduje powolne obracanie się tryskacza.

Brennan Sprinkle, badaczka z Colorado School of Mines i współautorka badania, dodała, że ​​metody zastosowane w eksperymencie „będą przydatne w wielu praktycznych zastosowaniach obejmujących urządzenia reagujące na przepływ powietrza lub wody”.

Niezależnie od potencjalnych zastosowań, dylemat, który pojawił się w latach osiemdziesiątych XIX wieku, został w końcu rozwiązany dzięki precyzyjnym testom i modelowaniu, które nie byłyby możliwe 140 lat temu. Mam nadzieję, że da ci to coś do dodania do następnej dyskusji na temat dynamiki płynów.

więcej: Wybuchowy zraszacz to napędzana sztuczną inteligencją alternatywa dla starszego mężczyzny wrzeszczącego na dzieci, aby zeszły z jego trawnika