Новое исследование подтверждает теорию 2024 года о влиянии углового момента потока воды на вращение, объясняя поведение садовых разбрызгивателей.
Физики из Нью-Йоркского университета разгадали загадку вращения "обратных" разбрызгивателей. Эти устройства, всасывающие воду внутрь, вызвали споры среди ученых с конца XIX века.
Эрнст Мах предполагал, что реактивная сила всасывания и поток воды внутрь компенсируют друг друга, не вызывая вращения. Однако эксперименты давали противоречивые результаты: одни показывали вращение, другие – нет.
В 2024 году исследователи создали разбрызгиватель с минимальным трением, который мог свободно вращаться. С помощью красителей и лазеров они зафиксировали потоки воды внутри и снаружи устройства на высокоскоростной видеозаписи.
Результаты показали, что "обратный" разбрызгиватель вращается примерно в 50 раз медленнее обычного. Внутренние струи воды, сталкиваясь не лоб в лоб, создают силу, вращающую устройство в противоположном направлении.
Новейшее исследование, опубликованное в журнале PNAS, распространило эти эксперименты на "глупые" разбрызгиватели, создающие петли и спирали воды. Полученные данные подтвердили "теорию потока импульса" и противоречат гипотезам Маха и Фейнмана.
Ученые выяснили, что форма изгибов разбрызгивателя влияет на поток струй. На основе наблюдений разработаны рекомендации по проектированию устройств для контроля потока и вращения, что может быть применено в инженерии, например, для создания турбин.
