معمای ۵۰۰ ساله داوینچی حل شد
به گزارش لینک بگیر، دانشمندان از تکنیک گسسته سازی عددی برای حل تناقض ۵۰۰ ساله حباب لئوناردو داوینچی استفاده کردند.
به گزارش لینک بگیر به نقل از ایسنا و به نقل از آی ای، شاید در مورد تناقض یا پارادوکس ۵۰۰ ساله حباب های هوای لئوناردو داوینچی شنیده باشید. او که روزی روی سطح آب شناور بود، مشاهده کرد که حباب ها به جای بالا آمدن به صورت مستقیم، به صورت مارپیچی و زیگزاگی به سمت سطح آب می آیند که وی را به تعجب و تفکر واداشت.
حالا روشی برای توضیح حرکت نامنظم حباب هایی که در آب بالا می روند، توسط پروفسور میگوئل آنخل هرادا(Miguel Ángel Herrada) از دانشگاه سویل(Seville) و ینس جی. ایگرز(Jens G. Eggers) از دانشگاه بریستول(Bristol) پیدا شده است. این پژوهشگران ادعا می کنند که مطالعه جدید آنها می تواند در درک تحرک ذرات که رفتار آنها بین جامد و گاز به صورت انتقالی است، مفید باشد.
روش گسسته سازی عددی
همانطور که در بیانیه مطبوعاتی پژوهشگران توضیح داده شده، رابطه هوا و آب در حباب با استفاده از تکنیک گسسته سازی عددی مشخص شده است که به آنها اجازه داده حرکت حباب را شبیه سازی کنند و پایداری آنرا بررسی نمایند.
گسسته سازی در ریاضیات، روند انتقال توابع پیوسته، مدلها، متغیرها و معادلات، جایگزین هایی در ریاضیات گسسته است. این فرایند معمولا بعنوان نخستین گام در جهت مناسب سازی آنها برای ارزیابی عددی و پیاده سازی بر روی کامپیوتر های دیجیتال است.
در نهایت، پژوهشگران نشان دادند که حباب ها زمانی که شعاع کروی آنها از ۰.۹۲۶ میلی متر تجاوز می کند، از مسیر مستقیم بالا آمدن در آب خارج می شوند.
پژوهشگران مکانیزمی را در مورد ناپایداری مسیر حباب پیشنهاد کرده اند که در آن کج شدن دوره ای حباب، انحنای آنرا تغییر می دهد و بر سرعت رو به بالای آن تاثیر می گذارد و در نتیجه، حباب در راه حرکت خود تاب می خورد و سمت قسمتی که انحنای آن افزایش پیدا کرده است، کج می شود. سپس عدم تعادل فشار سبب می شود که حباب به موقعیت اولیه خود بازگردد و این چرخه دوره ای را ادامه دهد، چونکه سیال سریع تر حرکت می کند و فشار سیال در نزدیکی سطح با انحنای زیاد کاسته می شود.
میگوئل آنخل هرادا و ینس ایگرز که از پژوهشگران فیزیک سیالات هستند، می گویند: حرکت حباب ها در آب برای طیف گسترده ای از پدیده های طبیعی، از صنایع شیمیایی گرفته تا محیط زیست، نقش محوری دارد. خیزش شناور یک حباب منفرد یک پارادایم بسیار مطالعه شده، هم از نظر تجربی و هم از نظر نظریه است، اما تابحال علیرغم این تلاش ها و برخلاف در دسترس بودن قدرت محاسباتی عظیم، امکان تطبیق آزمایش ها با شبیه سازی های عددی معادلات هیدرودینامیکی برای یک حباب هوای تغییر شکل پذیر در آب وجود نداشت.
آنها افزودند: این امر بخصوص در مورد مشاهدات جالبی که قبلا توسط لئوناردو داوینچی انجام شده بود، صادق است که حباب های هوای به اندازه کافی بزرگ به جای بالا رفتن در امتداد یک خط مستقیم، یک حرکت تناوبی انجام می دهند.
این مطالعه در مجله PNAS انتشار یافته است.
این مطلب را می پسندید؟
(0)
(0)
تازه ترین مطالب مرتبط
نظرات بینندگان در مورد این مطلب