Varje nyfiken person måste ha observerat luftbubblor som stiger genom en akvarietank med vatten.

Liknande, vi vet alla att en tung sten sjunker rakt i vatten. Luftbubblan stiger på grund av dess flytkraft, dvs. det faktum att det är lättare än vatten, och den tunga stenen faller för att den är tyngre än vatten. Dock, till skillnad från den tunga stenen, luftbubblan stiger inte lodrätt rakt. Det sicksackar eller spiraler under sin stigande rörelse i vatten. Detta är ett välkänt faktum och är populärt känt som "Leonardos" paradox, efter att Leonardo Da Vinci först observerade det på 1600 -talet. Många förklaringar har föreslagits för detta paradoxala beteende, men det finns ingen fullständig förståelse för det.

Nu, forskare vid University of Twente och Tsinghua University i Peking, Kina har kommit med en förklaring till zig-zag av stigande partiklar. De upptäckte rollen som en saknad parameter, partikelns "tröghetsmoment", och fann att minskning av tröghetsmomentet i slutändan är ansvarig för utvecklingen av zigzagging/spiralrörelserna. Forskarna säger att "tröghetsmomentet ignorerades helt tidigare, vilket förklarar förvirringen och bristen på förståelse för sicksack och spiral av flytande partiklar. "

Från sicksack-bubblor till sportbollar

Resultaten har stor betydelse för vår förståelse av vardagliga observationer. Till exempel:sicksackvägar för luftbubblor som stiger i en akvarietank. Ytterligare, insikterna från denna studie kan också utvidgas till idrottsfysik. Till exempel, sportbollarnas rotationströghet måste övervakas i framtiden för att bättre förutsäga sportbollsrörelser. Roberto Carlos berömda bananfrispark, rörelsen av knogbollar i basebollsport, och topp-spin-responsen på en tennisboll är exempel.

Utöver den nyfikenhetsdrivna delen, resultatet kommer också att vara användbart för en mängd olika fysik- och ingenjörssamhällen. Inom kemiteknik, den blandning som induceras av sicksackande partiklar är mycket viktig. Fyndet erbjuder en möjlighet att 3D-skriva ut partiklar med låg rotations-tröghet, som kan frigöras i flerfasreaktorflöden för att enormt förbättra blandningen och värmetransporten i kemitekniska processer.

Den vetenskapliga artikeln publicerades i 4 augusti -numret av Fysiska granskningsbrev tidning.