Lời giải cho câu hỏi 500 năm tuổi của Leonardo da Vinci
Một nghịch lý bí ẩn về chất lỏng được Leonardo da Vinci đặt ra khiến các nhà khoa học bối rối trong nhiều thế kỷ. Giờ đây chúng ta đã có câu trả lời.
Hơn 500 năm trước, khi quan sát các bong bóng khí nổi lên trên mặt nước, Leonardo da Vinci nhận thấy chúng di chuyển theo hình xoắn ốc hoặc ngoằn ngoèo thay vì đi thẳng lên bề mặt. Trong nhiều thế kỉ, chưa ai giải thích được hiện tượng kỳ lạ này và nó được gọi là "nghịch lý Leonardo".
Đã có lời giải thích cho "nghịch lý Leonardo". (Ảnh: iStock).
Giờ đây, 2 nhà khoa học đã tìm ra câu trả lời bằng cách phát triển các mô phỏng phù hợp với phép đo có độ chính xác cao. Kết quả nghiên cứu vừa được công bố hôm 17/1, trên tạp chí Proceedings of the National Academy of Sciences.
Giáo sư Miguel Ángel Herrada, Đại học Seville và Giáo sư Jens G. Eggers, Đại học Bristol, khám phá ra cơ chế giải thích sự chuyển động không ổn định của bong bóng khí khi nổi lên mặt nước.
Theo các tác giả, kết quả nghiên cứu cho thấy bong bóng có thể đạt đến bán kính tới hạn, liên tục bị đẩy vào những con đường di chuyển mới do tương tác giữa dòng nước xung quanh và sự thay đổi hình dạng của chúng.
"Chuyển động của bong bóng trong nước đóng vai trò trung tâm đối với nhiều hiện tượng tự nhiên, từ công nghiệp hóa chất đến môi trường", Miguel Herrada và Jens Eggers đánh giá về vai trò của việc giải thích nghịch lý Leonardo.
Bản vẽ của Leonardo da Vinci khi ông nhận thấy sự di chuyển kì lạ của bong bóng khí trong nước. (Ảnh: University of Sevilla).
Điều mà da Vinci lưu ý từ 5 thế kỉ trước, được các nhà khoa học khác xác nhận, là các bong bóng khí bán kính nhỏ hơn milimet có xu hướng đi lên bề mặt theo đường thẳng, trong khi các bong bóng lớn hơn tạo ra sự lắc lư dẫn đến hình xoắn ốc hoặc ngoằn ngoèo.
Herrada và Eggers sử dụng phương trình Navier–Stokes, một mô hình toán học được dùng để tính toán dòng chảy của chất lỏng và khí, mô phỏng sự tương tác phức tạp giữa bọt khí và môi trường nước xung quanh chúng.
Nhóm nghiên cứu xác định chính xác bán kính hình cầu kích hoạt độ nghiêng này là 0,926 mm - tương đương đầu bút chì và mô tả cơ chế dẫn đến những chuyển động nguệch ngoạc.
Bong bóng vượt quá bán kính tới hạn sẽ trở nên không ổn định hơn, tạo ra độ nghiêng làm thay đổi độ cong của chúng. Việc đó làm tăng vận tốc của nước xung quanh bề mặt bong bóng, gây ra chuyển động lắc lư.
Bong bóng sau đó quay trở lại vị trí ban đầu do sự mất cân bằng áp suất được tạo ra bởi các biến dạng và lặp lại quá trình theo chu kỳ.
"Trước đây người ta tin rằng chính quá trình nổi lên bề mặt của bong bóng khiến nó trở nên không ổn định, nhưng chúng tôi chứng minh một cơ chế mới, dựa trên sự tương tác giữa dòng chảy và biến dạng của bong bóng", các tác giả viết trong phần kết luận.
Những chiếc xe máy và ô tô sẽ đi về đâu khi “bán ế” và tồn kho lâu năm?
Khi những mẫu xe mới được bày bán, những chiếc xe tồn kho sẽ được các đại lý xử lý như thế nào?
Những nghề dọn dẹp đáng sợ, thậm chí gây ám ảnh nhất hành tinh
Nếu không phải động tay động chân làm những công việc dọn dẹp này thì bạn đã rất may mắn rồi đó.
Phát hiện chấn động về tình trạng "kết hôn cận huyết" tại Hy Lạp thời cổ đại
Nếu như bạn sống ở Hy Lạp cổ đại, bạn sẽ được chứng kiến thường xuyên lễ cưới của những người anh chị em họ.
Shangri-La: Huyền thoại một thiên đường
Truyền thuyết về một vùng đất huyền ảo có tên Shangri-La từ lâu đã hấp dẫn những nhà thám hiểm nhưng chưa ai đặt chân được đến đó. Liệu đây có phải là cửa ngõ dẫn đến “thiên đường” thật sự?
Top 19 sự thật tâm lý thú vị về hành vi của con người
Tâm trí của con người là những điều bí ẩn mà các nhà nghiên cứu tâm lý vẫn đang miệt mài khám phá.
Cách đoán thời gian khó khăn ở nơi Mặt trời không bao giờ lặn: Thế mới thấy người xưa tài tình như nào!
Nếu từng xem phim cổ trang, bạn có thể thấy người ta dùng đồng hồ Mặt trời để đo đạc thời gian trong ngày, nhưng thực tế khác xa chúng ta hình dung nhiều.
