Рейтинг@Mail.ru
Поиск
x
National Geographic №196, январь 2020
National Geographic Traveler №72, ноябрь 2019 – январь 2020
Это новый сайт National Geographic Россия. Пока мы работаем в режиме бета-тестирования.
Если у вас возникли сложности при работе с сайтом, напишите нам: new-ng@yasno.media
Наука

Швейцарский студент решил 100-летнюю загадку физики о «застрявшем» пузырьке

04 декабря 2019
Пузырь в тонкой трубке
Фото: EPFL
Он определил, почему пузырьки газа не поднимаются по узким вертикальным трубкам.

Пузырьки воздуха в стакане воды свободно всплывают на поверхность, и механизмы, лежащие в основе этого, легко объясняются основными законами физики. Однако те же законы не могли объяснить, почему пузырьки воздуха в трубке толщиной в несколько миллиметров не поднимаются аналогичным образом. Физики, впервые наблюдавшие это явление почти век назад, не смогли найти ему объяснения — теоретически пузыри не должны встречать никакого сопротивления, если жидкость не находится в движении.

В 60-х годах прошлого века исследователи определили, что между пузырем в трубке и ее стенкой образуется тонкая пленка жидкости, однако это также не объясняло, что мешает пузырям подниматься. Загадку решил Вассим Дхауди — студент бакалавриата Федеральной политехнической школы Лозанны (EPFL). Он измерил и описал свойства тонкой пленки между пузырем и стенкой трубки, а также объяснил, что пузыри на самом деле не застревают, а двигаются вверх, хоть и крайне медленно.

Дхауди вместе с Джоном Колински, руководителем лаборатории «Инженерной механики мягких интерфейсов» EPFL, использовал оптический интерференционный метод для измерения пленки, толщина которой составляет лишь несколько десятков нанометров. Их измерения также показали, что пузыри на самом деле движутся, хоть и слишком медленно, чтобы это движение могло быть заметно человеческому глазу.

«Поскольку пленка между пузырьком и трубкой очень тонкая, она создает сильное сопротивление потоку, существенно замедляя подъем пузырьков», — Джон Колински.

«Подобный проект в начале учёбы требует новых способа мышления и обучения — я рад, что провёл его. Он сильно отличается от набора домашних заданий, решение которых точно существует. В этом исследовании мы не знали, есть ли вообще ответ на эту головоломку», — Вассим Дхауди.

Результаты относятся к фундаментальным исследованиям, но могут быть использованы для изучения механики жидкости в нанометрическом масштабе. Согласно исследованию, особенно полезно это может быть для биологических систем.