En vardaglig händelse som upptäcks när vi öppnar kranen för att borsta tänderna har förbryllat ingenjörer i århundraden – varför sprutar vattnet när det träffar diskbänken innan det går ner i plugghålet?

Den berömda uppfinnaren och målaren Leonardo da Vinci dokumenterade fenomenet, nu känt som ett hydrauliskt hopp, tillbaka på 1500-talet. Hydrauliska hopp är ofarliga i våra hushållsvaskar men de kan orsaka våldsamma vågor, turbulens och bubbelpooler på djupare vatten.

Sedan 1820-talet har forskare trott att hydrauliska hopp uppstår delvis som ett resultat av gravitationskraften. Men en tidning publicerad i Journal of Fluid Mechanics har motbevisat denna mångåriga teori.

Rajesh Bhagat, en kemiingenjör Ph.D. student vid St John's College, Universitetet i Cambridge, och första författare till tidningen, avfyrade vattenstrålar uppåt och i sidled på plana ytor, och bevittnade exakt samma hydrauliska hopp som när vattnet rann nedåt.

Men vad var det som orsakade det? Bhagat misstänkte att de alla kunde påverkas av samma faktorer - ytspänning och viskositet.

Genom att ändra dessa egenskaper hos vattnet kunde han exakt förutsäga storleken på de hydrauliska hoppen, oavsett vilken riktning vattnet rörde sig – avslöjande av den 200 år gamla gravitationsteorin som orsaken till ett hydrauliskt hopp av typ köksvask. Denna typ av hydrauliska hopp kallas för ett cirkulärt hydrauliskt hopp.

Professor Paul Linden, Forskningsdirektör vid institutionen för tillämpad matematik och teoretisk fysik vid University of Cambridge och författare till artikeln, beskrev Bhagats fynd som "banbrytande".

Han förklarade:"Hans experiment och teori visar att vätskans ytspänning är nyckeln till processen och har detta aldrig tidigare uppmärksammats även om problemet diskuterades av da Vinci och många andra sedan dess. Detta arbete representerar en anmärkningsvärd prestation. i vår förståelse av dynamiken hos tunna lager av vätska."

Bhagat förutspår att hans upptäckter kan få omfattande konsekvenser för industrier som har hög vattenförbrukning.

Han sa:"Att veta hur man manipulerar gränsen för ett hydrauliskt hopp är mycket viktigt och nu med denna teori kan vi enkelt utöka eller minska gränsen.

"Att förstå denna process har stora implikationer och kan minska industriell vattenanvändning dramatiskt. Den nya teorin används redan i praktiskt arbete på avdelningen för kemiteknik. Människor kan använda den här teorin för att hitta nya sätt att rengöra allt från bilar till fabriksutrustning."

Bhagat hoppas att hans forskning också kommer att användas för att hitta nya sätt att hjälpa oss att använda mindre vatten i det genomsnittliga hushållet.