레오나르도 다빈치의 패러독스 깨짐

세비야 대학의 Miguel Ángel Herrada 교수와 브리스톨 대학의 Jens G. Eggers 교수는 물 속에서 떠오르는 거품의 불안정한 움직임을 설명하는 메커니즘을 발견했습니다. 연구진에 따르면, 그 결과는출판된 것권위 있는 저널 PNAS에 게재된 연구는 고체와 기체 사이의 중간적인 거동을 갖는 입자의 운동을 이해하는 데 유용할 수 있습니다.

레오나르도 다빈치는 5세기 전에 기포가 충분히 크면 직선 운동에서 지그재그나 나선형으로 주기적으로 벗어난다는 것을 관찰했습니다. 그러나 이러한 주기적인 운동을 설명하는 현상이나 물리적 메커니즘에 대한 정량적 설명은 발견되지 않았습니다.

이 새로운 논문의 저자는 기포의 공기-물 경계면을 정확하게 특성화하기 위한 수치 이산화 기술을 개발했습니다. 이를 통해 기포의 움직임을 시뮬레이션하고 안정성을 탐색할 수 있습니다. 그들의 시뮬레이션은 불안정한 기포 운동에 대한 고정밀 측정과 밀접하게 일치하며 구형 반경이 0.926mm를 초과할 때 기포가 물 속에서 직선 궤적에서 벗어나는 것을 보여줍니다. 이는 90년대 초순수로 얻은 실험 값의 2% 이내의 결과입니다.

연구진은 주기적으로 기울어지는 기포의 곡률이 기포의 곡률을 변화시켜 상향 속도에 영향을 미치고 기포의 궤적에 흔들림을 유발하여 기포의 곡률이 증가한 측면이 위로 기울어지는 기포 궤적의 불안정성에 대한 메커니즘을 제안합니다. 그런 다음 유체가 더 빠르게 움직이고 유체 압력이 높은 곡률 표면 주위로 떨어지면 압력 불균형으로 인해 기포가 원래 위치로 돌아가 주기적인 주기가 다시 시작됩니다.

- 본 보도자료는 세비야대학교에서 제공되었습니다.