レオナルド・ダ・ヴィンチのパラドックスが解けた

セビリア大学のミゲル・アンヘル・エラダ教授とブリストル大学のイェンス・G・エガース教授は、水中で上昇する泡の不安定な動きを説明するメカニズムを発見した。 研究者らによると、その結果は、公開されているもの権威あるジャーナル PNAS に掲載されたこの論文は、固体と気体の中間的な挙動を示す粒子の運動を理解するのに役立つ可能性があります。

レオナルド・ダ・ヴィンチは、気泡が十分に大きい場合、直線運動から周期的にジグザグまたはらせん状に逸脱することを 5 世紀前に観察しました。 しかし、この周期運動を説明する現象や物理的メカニズムの定量的な説明はこれまで発見されていませんでした。

この新しい論文の著者らは、気泡の気水界面を正確に特徴付ける数値離散化手法を開発しました。これにより、気泡の動きをシミュレートし、その安定性を調査できるようになります。 彼らのシミュレーションは、非定常気泡運動の高精度測定とほぼ一致しており、気泡の球半径が0.926ミリメートルを超えると気泡が水中で直線軌道から逸脱することを示しており、この結果は90年代に超純水で得られた実験値の2パーセント以内であった。

研究者らは、気泡の軌道が不安定になるメカニズムを提案している。これは、気泡が周期的に傾くことによってその曲率が変化し、その結果上向きの速度に影響を及ぼし、気泡の軌道にぐらつきを引き起こし、曲率が大きくなった気泡の側面が上に傾くというものである。 次に、流体の動きが速くなり、曲率の高い表面付近で流体の圧力が低下すると、圧力の不均衡により気泡が元の位置に戻り、周期サイクルが再開されます。

- このプレスリリースはセビリア大学から提供されました。