Физики обнаружили сверхзвуковые потоки в обычных всплесках воды

Схема падения тела в оду. Иллюстрация авторов исследования

Физики установили, что обычный всплеск воды может приводить к образованию сверхзвуковых потоков воздуха. Статья исследователей появилась в журнале Physical Review Letters, а ее краткое изложение приводится на сайте Американского физического общества.

Во время падения тела в воду образуется, вообще говоря, три различных струи - джета. Первый, воздушный, возникает из-за того, что тело выталкивает газ из полости жидкости, созданной падением. Второй, водный и направленный вверх, возникает когда стенки полости схлопываются. Наконец третий и почти невидимый поток следует за тонущим объектом.

В рамках исследования ученые моделировали как раз ситуацию падения в воду небольшого тела. Для этого они использовали диск диаметром около 2 сантиметров, который свободно перемещался по нити под действием специального мотора. При этом над водой были распылены микроскопические капли глицерина, перемещение которых отслеживалось камерой, делающей до 15 тысяч кадров в секунду.

Собранные данные использовались для численного моделирования падения тела со скоростью около 1 метра в секунду. Оказалось, что перед самым закрытием горлышка полости (в это время его диаметр составляет около 1 миллиметра) скорость воздуха превосходит 331 метр в секунду, что является скоростью звука при нормальных условиях.

По словам ученых, они совершенно не ожидали обнаружить столь сложные эффекты в простейшем опыте. Совсем недавно ученые совершили аналогичное открытие в иной области. Физики установили, что магнитное поле, создаваемое двумя скрещивающимися проводниками - конфигурация, часто встречающаяся в бытовой электронике, - может иметь сложнейшую хаотическую структуру.