Os matemáticos acabaram de inverter a metralhadora

Durante 141 anos, físicos como Richard Feynman têm questionado a questão do fluxo de fluidos: como poderia um aspersor girar se estivesse debaixo de água, sugando a matéria em vez de a vomitar? Agora, uma equipe de pesquisadores encontrou uma resposta.

Embora a ideia tenha sido proposta pela primeira vez por experimentalistas na década de 1880, Feynman a republicou em meados do século XX, a ponto de ficar conhecida como Metralhadora Feynman. O problema era o seguinte: um aspersor comum com braços em S jorraria água, fazendo com que os braços girassem, regando tudo o que precisava ser regado. Mas se o sprinkler reverso iria girar permaneceu uma questão em aberto, e não por falta de tentativa.

Feynman usou essa ideia por algum tempo e até Um conjunto experimental foi construído para abordar a questão enquanto ele era estudante de graduação na Universidade de Princeton. (O experimento terminou quando uma grande garrafa cheia de água explodiu.)

Agora, uma equipe de pesquisadores da Universidade de Nova York o reiniciou. O sistema backspray (como eu o chamo – ele sai da língua!) consiste em um aspersor submerso em um rolamento de “fricção ultrabaixa”, De acordo com um comunicado da Universidade de Nova Yorkpara melhorar a capacidade do dispositivo de girar livremente e é projetado de forma que permite monitorar facilmente o fluxo de água através do dispositivo.

Para isso, a equipe também tingiu a água, adicionou micropartículas, iluminou-a com um laser verde brilhante e filmou todo o experimento usando câmeras de alta resolução e alta velocidade. As fotos resultantes são bastante alucinantes:

Pesquisa em equipe-Publicados Na semana passada, em Physical Review Letters – descobri que a retrolavagem faz exatamente isso. Ele gira na direção oposta ao aspersor que vomita água.

“Uma metralhadora normal ou ‘frontal’ é como um míssil, porque se impulsiona disparando jatos”, disse Lev Ristrov, pesquisador da Universidade de Nova York e principal autor do estudo na universidade. lançar. “Mas o sprinkler reverso é misterioso porque a água sugada não se parece em nada com jatos. Descobrimos que o segredo está escondido dentro do sprinkler, onde na verdade existem jatos que explicam os movimentos observados.”

Embora o sprinkler reverso gire (ver notas) na direção oposta, ele o faz a cerca de 1/50 da velocidade de um sprinkler normal. Dentro do sprinkler reverso, os jatos de água absorvidos colidem entre si, mas não diretamente, e a mistura dessa água interna faz com que o sprinkler gire lentamente.

Brennan Sprinkle, pesquisador da Escola de Minas do Colorado e coautor do estudo, acrescentou que os métodos usados ​​no experimento “serão úteis para muitas aplicações práticas envolvendo dispositivos que respondem ao fluxo de ar ou água”.

Quaisquer que sejam as aplicações potenciais, o dilema que surgiu pela primeira vez na década de 1880 foi finalmente resolvido, com testes e modelagens de precisão que não seriam possíveis há 140 anos. Espero que isso lhe dê algo a acrescentar à sua próxima palestra sobre dinâmica de fluidos.

mais: O sprinkler explosivo é uma alternativa alimentada por IA a um velho gritando para as crianças saírem do gramado