25 4 月, 2024

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数学家刚刚逆转了机枪

数学家刚刚逆转了机枪

141 年来,理查德·费曼 (Richard Feynman) 等物理学家一直在困惑流体流动的问题:如果喷头在水下,它怎么会旋转,吸入物质而不是喷出物质呢? 现在,一组研究人员找到了答案。

尽管这个想法最初是由实验学家在 1880 年代提出的,但费曼在 20 世纪中叶重新发表了它,以至于它被称为 费曼机枪。 问题是这样的:带有 S 臂的常规洒水器会喷出水,导致臂旋转,浇灌任何需要浇水的东西。 但反向洒水装置是否会旋转仍然是一个悬而未决的问题,而且并非缺乏尝试。

费曼使用这个想法有一段时间,甚至 实验组成立 当他还是普林斯顿大学的研究生时,他就解决了这个问题。 (当一个装满水的大瓶子爆炸时,实验结束了。)

现在,纽约大学的一组研究人员重新启动了它。 反喷系统(我这么称呼它——它会直接从舌头上滚下来!)由浸没在“超低摩擦”轴承上的喷头组成, 根据纽约大学的一份声明,以提高设备自由旋转的能力,其设计方式使他们能够轻松监控通过设备的水流量。

为此,研究小组还对水进行了染色,向其中添加了微粒,用明亮的绿色激光对其进行照射,并使用高分辨率高速摄像机拍摄了整个实验。 由此产生的镜头非常迷幻:

观察当液体被喷头吸收时会发生什么科学新闻

团队研究-发表 上周在《物理评论快报》中——我发现反冲洗就是这么做的。 它的旋转方向与喷水的喷头相反。

纽约大学研究员、该大学研究的主要作者列夫·里斯特罗夫(Lev Ristrov)说:“普通或‘前端’机枪就像导弹,因为它通过发射喷气推进自己。” 发射。 “但是反向洒水器很神秘,因为被吸入的水看起来根本不像喷射器。我们发现秘密隐藏在洒水器内部,那里实际上有喷射器,可以解释观察到的运动。”

尽管反向喷头以相反方向旋转(见注释),但其旋转速度约为常规喷头的 1/50。 在反向洒水器内部,吸收的水射流相互碰撞,但不是直接碰撞,内部水的混合导致洒水器缓慢旋转。

科罗拉多矿业学院的研究员、该研究的合著者布伦南·斯普林克补充说,实验中使用的方法“对于涉及对空气或水流做出反应的设备的许多实际应用将很有用。”

无论潜在的应用是什么,1880 年代首次出现的难题终于得到了解答,精确的测试和建模在 140 年前是不可能的。 我希望这能为您的下一次流体动力学演讲提供一些补充。

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