Вчені Кембриджського університету пояснили феномен гідравлічного стрибка, який виражається в різкому збільшенні рівня води при зменшенні її швидкості.
Це явище було вперше описано знаменитим Леонардо да Вінчі близько 500 років тому, пише Science Alert.
Гідравлічний стрибок характерний для річок або водоймищ, при переході потоку з бурхливого стану в спокійний, але його можна спостерігати і в той момент, коли струмінь води з-під крана потрапляє на плоску поверхню раковини.
У нотатках Леонардо про природу води ми знаходимо перші докладні міркування про те, як рідини поводяться при різних швидкостях течії. Для да Вінчі це була просто природа води, він не дав цьому явищу пояснень. У наступні століття італійський фізик 18-го століття Джованні Баттіста Гульельміні додав математичну модель цього феномена. Але його причина залишалася загадкою.
Нарешті, в 1914 році фізик Джон Вільям Струтт, третій барон Релей, наважився запропонувати гіпотезу про рідинні ударні хвилі. Його теоретичне пояснення враховувало такі речі, як в’язкість, кінетичну енергію і потенційну енергію. На його думку, поверхневий натяг води “може бути зведений до мінімуму за рахунок збільшення потоку”. Інші дослідники також відхилили поверхневий натяг як можливе пояснення феномена гідравлічного стрибка. Але, можливо, всі вони помилялися.
Хімік з Кембриджа Раджеш Бхагат вважає, що попередні вчені занадто поспішно виключили вплив поверхневого натягу на утворення гідравлічного стрибка. Моделювання дозволило точно передбачити розмір гідравлічних стрибків незалежно від того, чи тече вода вниз або викидається вгору.
“Наші дослідження показали, що при стрибку поверхневий натяг і в’язкість врівноважують імпульс в рідини, а гравітація не відіграє суттєвої ролі”, – йдеться в звіті Бхагата.
Можливість ігнорувати вплив сили тяжіння і зосередитися на поверхневому натягу дозволяє маніпулювати гідравлічним стрибком, наприклад, шляхом додавання поверхнево-активних речовин.
“Розуміння цього процесу має великі наслідки і може різко скоротити використання промислової води”, – каже Бхагат.
