Физици решиха парадокс на Леонардо да Винчи

Преди около 500 години великият италианец забелязва, че докато повечето от мехурчетата се устремяват от дъното директно към повърхността, някои от тях започват да се колебаят и да се издигат нагоре по спирала. Той скицирал това движение, достигнало до нашето време в тетрадка с бележки, известна като Лестърския кодекс. Загадката на парадокса на Леонардо е оцеляла и до днес. Едва наскоро парадоксът е разрешен – статия за това е публикувана в списание PNAS.

Скица на Леонардо да Винчи, показваща спираловидно движение на издигащо се балонче (от неговия ръкопис, известен като Лестърски кодекс) Снимка: Leonardo da Vinci / Universidad de Sevilla

Наблюденията потвърждават, че достатъчно малки – по-малки от милиметър в диаметър – балончета се издигат във водата приблизително по права линия, докато по-големите се колебаят от едната страна на другата, движейки се по спираловидна траектория. Мигел Херада от университета в Севиля и Йенс Егерс от университета в Бристол са провели нови изчисления и са установили, че критичният размер е 0,926 милиметра.

Ако диаметърът на балончето надвиши тази стойност, то става нестабилно и губи равномерната си сферична форма. По повърхността му се появяват участъци с по-голяма и по-малка деформация. Където деформацията е по-голяма, водата обтича мехурчето по-бързо, което означава, че налягането ѝ е по-ниско, карайки мехурчето да се движи настрани. Едновременно същото понижение на налягането позволява на силно деформираната област да възстанови формата си и леко да се „закръгли“.

Но оставайки нестабилен, то отново се деформира и целият процес се повтаря отново, създавайки периодични колебания от една страна на друга. Както пишат авторите, при превишаване на критичните размери „балончето се деформира в отговор на силите, действащи върху него от страна на водата, и обратно, формата на балончето променя характеристиките на водния поток около него“.

Новата работа не е просто любопитно теоретично изследване. Мехурчетата, които се образуват и движат в течност, съпровождат редица природни явления и се използват активно в индустрията. Разбирането на техните свойства ще позволи по-добре да се разберат естествените процеси и да се оптимизират някои етапи от производството.

ВИЖТЕ ОЩЕ: Не само Мона Лиза: Прочутите (и спорни) картини на Леонардо да Винчи