Bărcile de jucărie plutesc cu capul în jos sub un strat de lichid levitat

Mersul de jos în sus nu este o problemă pentru o barcă pe partea inferioară a unui lichid levitat.

Într-un recipient, lichidul poate fi levitat peste un strat de gaz prin agitarea recipientului în sus și în jos, deoarece mișcarea repetată, în sus, împiedică lichidul să picure în aerul de dedesubt. Experimentele de laborator au scos la iveală o consecință curioasă a acestui efect antigravitațional. Obiectele pot pluti de-a lungul fundului unui lichid care plutește, precum și de-a lungul deasupra, raportează cercetătorii în 3 septembrie. Natură.

Fizicianul Emmanuel Fort și colegii săi au observat acest efect injectând un strat de gaz sub ulei de silicon sau glicerol și scuturând recipientul. Cercetătorii au folosit aceste substanțe groase, deoarece menținerea unui lichid în sus necesită agitare puternică – bazinele mai mari necesitând vibrații mai puternice – și un fluid curgător precum apa s-ar stropi prea mult pentru a forma un strat stabil, levitat.

„Din punct de vedere tehnic, ai putea avea un bazin de lichid de orice dimensiune să stea sus, doar scuturându-l suficient”, spune Fort, de la École Supérieure de Physique et de Chimie Industrielles din Paris. „Dacă ai vrea să ai o piscină cu capul în jos, este posibil… dar ar trebui să ai un lichid foarte vâscos.” Aici, echipa lui Fort s-a ținut să leviteze până la jumătate de litru.

Fizicienii știau că este posibil să mențină un strat de lichid levitat peste o pernă de aer, scuturând puternic straturile în sus și în jos într-un recipient. Dar noi experimente de laborator au dezvăluit un efect surprinzător al acestui truc antigravitațional. Bărcile de jucărie și alte obiecte pot pluti de-a lungul suprafeței inferioare a unui lichid levitat, precum și pe partea superioară a acestuia.

Bărcile de jucărie zvâcneau de-a lungul fundului lichidului care plutea deoarece, asemenea bărcilor care plutesc cu partea dreaptă în sus de-a lungul vârfului, jucăriile erau parțial scufundate. Orice obiect scufundat într-un lichid experimentează o forță de plutire către cer, a cărei putere depinde de cantitatea de spațiu pe care obiectul o ocupă în lichid. Acea lege fizică, descoperită de matematicianul și inventatorul grec antic Arhimede, este motivul pentru care obiectele dense se scufundă și cele mai puțin dense plutesc. Inelele de scufundare stau pe fundul piscinei pentru că au o masă mare, dar nu ocupă mult spațiu, așa că forța gravitației bate flotabilitatea. O minge de plajă, pe de altă parte, are o masă foarte mică, dar ocupă mult spațiu, așa că dacă ar fi plasată pe fundul unei piscine, ar ieși la suprafață.

O barcă parțial scufundată, cu susul în jos, experimentează aceeași tragere în sus. Ca rezultat, dacă cantitatea potrivită de barcă este scufundată, forța de flotabilitate este suficient de puternică pentru a contracara gravitația care trage barca în jos, iar barca plutește. Pariez că Arhimede nu a văzut asta venind.

„Am fost foarte surprins” să văd efectul, spune Vladislav Sorokin, inginer la Universitatea Auckland din Noua Zeelandă, care a fost coautor al unui comentariu asupra studiului care apare în același număr al revistei. Natură. Sorokin a studiat un alt fenomen paradoxal în lichidele care vibrează – faptul că bulele se scufundă în partea de jos a lichidului, mai degrabă decât să se ridice în sus. Descoperirea acestui nou fenomen sugerează că, probabil, alte efecte contraintuitive nu au fost încă descoperite în sistemele vibratoare, spune el.