Leonardo da Vincis Paradoxon geknackt

Professor Miguel Ángel Herrada von der Universität Sevilla und Professor Jens G. Eggers von der Universität Bristol haben einen Mechanismus entdeckt, der die instabile Bewegung von im Wasser aufsteigenden Blasen erklärt. Den Forschern zufolge sind die Ergebnisse,die veröffentlicht werdenin der renommierten Fachzeitschrift PNAS veröffentlicht wurde, kann nützlich sein, um die Bewegung von Partikeln zu verstehen, deren Verhalten zwischen einem Festkörper und einem Gas liegt.

Leonardo da Vinci beobachtete vor fünf Jahrhunderten, dass Luftblasen, wenn sie groß genug sind, periodisch in einer Zickzack- oder Spiralform von der geradlinigen Bewegung abweichen. Es wurde jedoch nie eine quantitative Beschreibung des Phänomens oder ein physikalischer Mechanismus zur Erklärung dieser periodischen Bewegung gefunden.

Die Autoren dieser neuen Arbeit haben eine numerische Diskretisierungstechnik entwickelt, um die Luft-Wasser-Grenzfläche der Blase genau zu charakterisieren, was es ihnen ermöglicht, ihre Bewegung zu simulieren und ihre Stabilität zu untersuchen. Ihre Simulationen stimmen weitgehend mit hochpräzisen Messungen instationärer Blasenbewegungen überein und zeigen, dass Blasen im Wasser von einer geraden Flugbahn abweichen, wenn ihr Kugelradius 0,926 Millimeter überschreitet, ein Ergebnis, das nur zwei Prozent der in den 90er Jahren mit hochreinem Wasser ermittelten experimentellen Werte übertrifft.

Die Forscher schlagen einen Mechanismus für die Instabilität der Blasenbahn vor, bei dem periodisches Kippen der Blase ihre Krümmung ändert, wodurch sich die Aufwärtsgeschwindigkeit auswirkt und ein Wackeln der Blasenbahn verursacht wird, wodurch die Seite der Blase nach oben geneigt wird, deren Krümmung zugenommen hat. Wenn sich die Flüssigkeit dann schneller bewegt und der Flüssigkeitsdruck um die stark gekrümmte Oberfläche herum abfällt, kehrt die Blase aufgrund des Druckungleichgewichts in ihre ursprüngliche Position zurück und beginnt den periodischen Zyklus erneut.

- Diese Pressemitteilung wurde von der Universität Sevilla bereitgestellt