数学者たちはマシンガンを逆転させた

リチャード・ファインマンのような物理学者は、141 年間にわたり、流体の流れの問題を困惑させてきました。スプリンクラーが水中にある場合、どのようにして物質を回転させ、物質を吐き出すのではなく吸い込むことができるのでしょうか? 今回、研究者チームがその答えを見つけました。

このアイデアは 1880 年代に実験家によって最初に提案されましたが、ファインマンは 20 世紀半ばにそれを再発表し、として知られるようになりました。 ファインマン機関銃。 問題はこれでした。S アームを備えた通常のスプリンクラーでは、水が噴き出し、アームが回転して、水やりが必要なものに水が流れてしまいます。 しかし、リバーススプリンクラーが本当に回転するかどうかは未解決の問題のままであり、試行がなかったわけではありません。

ファインマンはこのアイデアをしばらく使用し、 実験セットを作りました 彼はプリンストン大学の大学院生だったときにこの質問に答えました。 （水の入った大きな瓶が爆発したとき、実験は終了しました。）

今回、ニューヨーク大学の研究チームがそれを再起動した。 バックスプレー システム (私はそう呼んでいます。舌から転がっていくのです!) は、「超低摩擦」ベアリングに沈められたスプリンクラーで構成されています。 ニューヨーク大学の声明によると、デバイスの自由回転能力を向上させるため、デバイスを通る水の流れを簡単に監視できるように設計されています。

この目的のために、チームは水を染色し、微粒子を加え、明るい緑色のレーザーで照射し、高解像度高速カメラを使用して実験全体をビデオ撮影しました。 結果として得られるショットは非常に奇妙です。

チーム研究-出版された 先週の Physical Review Letters で、逆洗がまさにそれを行うことを発見しました。 水を噴出するスプリンクラーとは逆方向に回転します。

ニューヨーク大学の研究者であり、同大学の研究論文の筆頭著者であるレフ・リストロフ氏は、「通常の機関銃、つまり『フロントエンド』機関銃は、ジェットを発射することで自ら推進するため、ミサイルのようなものである」と述べた。 打ち上げ。 「しかし、逆スプリンクラーは神秘的です。なぜなら、吸い込まれている水はまったくジェットのようには見えないからです。私たちは、その秘密がスプリンクラーの中に隠されていることを発見しました。そこには、観察された動きを説明する実際のジェットがあるのです。」

リバーススプリンクラーは逆方向に回転しますが (注を参照)、その速度は通常のスプリンクラーの約 1/50 です。 リバーススプリンクラーの内部では、吸収された水流が直接ではなく互いに衝突し、その内部の水が混合することでスプリンクラーがゆっくりと回転します。

コロラド鉱山学校の適切な名前の研究者であり、この研究の共著者であるブレナン・スプリンクル氏は、実験で使用された方法は「空気や水の流れに反応する装置を含む多くの実用的な用途に役立つだろう」と付け加えた。

潜在的な用途が何であれ、1880 年代に最初に生じた難問は、140 年前には不可能だった精密なテストとモデリングによって、ついに解決されました。 この内容が、次回の流体力学の話に何か付け加えられることを願っています。

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