لمدة 141 عامًا، ظل علماء الفيزياء مثل ريتشارد فاينمان يفكرون في مسألة تدفق السوائل: كيف يمكن أن يدور الرشاش إذا كان تحت الماء، ويمتص المادة بدلاً من بصقها؟ الآن وجد فريق من الباحثين إجابة.
على الرغم من أن الفكرة تم اقتراحها لأول مرة من قبل التجريبيين في ثمانينيات القرن التاسع عشر، إلا أن فاينمان أعاد تعميمها في منتصف القرن العشرين، لدرجة أنها أصبحت تعرف باسم رشاش فاينمان. كانت المشكلة كما يلي: الرشاش العادي ذو الأذرع على شكل حرف S سوف ينفث الماء، ويدفع الأذرع إلى الدوران، ويسقي كل ما يحتاج إلى الري. ولكن ما إذا كان الرشاش المقلوب سينجح أم لا، ظل سؤالًا مفتوحًا، ولم يكن ذلك بسبب قلة المحاولة.
لقد فكر فاينمان في هذه الفكرة لبعض الوقت وحتى صنع جهازًا تجريبيًا لمعالجة هذه القضية عندما كان طالب دراسات عليا في جامعة برينستون. (انتهت التجربة عندما انفجرت زجاجة كبيرة مملوءة بالماء).
واليوم، تناولها فريق من الباحثين من جامعة نيويورك مرة أخرى. يتكون الرشاش المقلوب (كما أسميه – يتدحرج مباشرة من اللسان!) من رشاش مغمور على محمل “احتكاك منخفض للغاية”، وفقا لبيان صحفي من جامعة نيويوركلتعظيم قدرة الجهاز على الدوران بحرية، كما تم تصميمه ليسمح بمراقبة تدفق المياه عبر الجهاز بسهولة.
ولتحقيق هذه الغاية، قام الفريق أيضًا بصبغ الماء، وإضافة جزيئات دقيقة إليه، وإضاءته بالليزر الأخضر الساطع، وقام بتصوير التجربة بأكملها بكاميرات عالية الدقة وعالية السرعة. والنتيجة ثلاثية للغاية:
أبحاث الفريق-نشرت في الأسبوع الماضي في رسائل المراجعة الفيزيائية، اكتشفت أن الرشاش المقلوب يفعل ذلك بالضبط. يدور في الاتجاه المعاكس لاتجاه الرشاش الذي يرش الماء.
وقال ليف ريستروف، الباحث في جامعة نيويورك والمؤلف الرئيسي للدراسة في الجامعة: “إن الرشاش العادي أو “الأمامي” يشبه الصاروخ، لأنه يدفع نفسه عن طريق إطلاق الطائرات”. يطلق. “لكن الرشاش المقلوب غامض لأن الماء الذي يتم امتصاصه لا يبدو وكأنه نفاثات على الإطلاق. لقد اكتشفنا أن السر مخفي داخل الرشاش، حيث يوجد بالفعل نفاثات تشرح الحركات التي تمت ملاحظتها.
على الرغم من أن الرشاش العكسي يدور (راجع الملاحظات) في الاتجاه المعاكس، إلا أنه يفعل ذلك بسرعة تبلغ حوالي 1/50 من سرعة الرشاش العادي. داخل الرشاش المقلوب، تصطدم نفاثات الماء المسحوبة مع بعضها البعض، ولكن ليس بشكل مباشر، ويؤدي اختلاط هذا الماء الداخلي إلى دوران الرشاش ببطء.
وأضاف برينان سبرينكل، الباحث في كلية كولورادو للمناجم والمؤلف المشارك للدراسة، أن الأساليب المستخدمة في التجربة “ستكون مفيدة للعديد من التطبيقات العملية التي تتضمن الأجهزة التي تستجيب لتدفق الهواء أو الماء”.
ومهما كانت التطبيقات المحتملة، فقد تم أخيرًا حل المعضلة التي ظهرت لأول مرة في ثمانينيات القرن التاسع عشر، وذلك بفضل اختبار الدقة والنمذجة التي لم تكن ممكنة قبل 140 عامًا. آمل أن يمنحك هذا شيئًا تضيفه إلى محادثتك القادمة حول ديناميكيات الموائع.
أكثر: الرشاش المضاد للدخيل هو بديل مدعوم بالذكاء الاصطناعي لرجل عجوز يصرخ على الأطفال ليخرجوا من حديقته
“هواة الإنترنت المتواضعين بشكل يثير الغضب. مثيري الشغب فخور. عاشق الويب. رجل أعمال. محامي الموسيقى الحائز على جوائز.”