Наконец, математики решили проблему Фейнмана «обратного спринклера».

Типичный разбрызгиватель газонов имеет различные форсунки, расположенные под углами на вращающемся колесе; Когда вода перекачивается, она выпускает струи, которые заставляют колесо вращаться. Но что произойдет, если вместо этого вода будет всасываться в разбрызгиватель? В какую сторону тогда повернется колесо или повернет ли оно вообще? В этом суть»Обратное распыление«Проблема, с которой физики, такие как Ричард Фейнман и другие, столкнулись с 1940-х годов. Теперь прикладные математики из Нью-Йоркского университета считают, что они решили эту загадку, согласно словам Недавняя статья Ответ, опубликованный в журнале Physical Review Letters, бросает вызов общепринятому мнению по этому вопросу.

«Наше исследование решает проблему, сочетая тщательные лабораторные эксперименты с математическим моделированием, которое объясняет, как работают спринклеры с обратным потоком». сказал соавтор Лев Ристров Из Института Куранта Нью-Йоркского университета. «Мы обнаружили, что обратный разбрызгиватель вращается в противоположном или противоположном направлении при всасывании воды и при ее удалении, и причина этого тонкая и удивительная».

Лаборатория Ристрова часто решает подобные красочные головоломки из реального мира. Например, в 2018 году Ристров и коллеги Прекрасно настроенный Рецепт идеального пузыря основан на экспериментах с тонкими пленками мыла. (Вам нужна круглая палочка диаметром 1,5 дюйма, которая должна дуть осторожно с постоянной скоростью 6,9 см/сек.) я искал в Процессы образования, лежащие в основе так называемых «каменных лесов», распространены в некоторых регионах Китая и Мадагаскара. Эти заостренные скальные образования, похожие на знаменитые Каменный лес В провинции Юньнань, Китай, это результат плавления твердых тел в жидкости под действием силы тяжести, что приводит к естественным конвективным потокам.

В 2021 году его лаборатория Он построил работающий клапан ТеслыПо конструкции изобретателя расход воды через клапан измеряется в обоих направлениях при разных давлениях. Они обнаружили, что в непредпочтительном направлении вода течет примерно в два раза медленнее. В 2022 году Ристров учился Очень сложная аэродинамика Что такое хороший кайт, а именно то, что необходимо для плавного полета. Они обнаружили, что аэродинамика воздушного змея значительно отличается от аэродинамики обычных самолетов, в которых для создания подъемной силы используются элероны.

Приблизить / Иллюстрация «реакционного колеса» Эрнста Маха. механический (1883).

Всеобщее достояние

Проблема обратного рассеяния связана с Фейнманом, потому что он популяризировал эту концепцию, но на самом деле она восходит к главе учебника Эрнста Маха 1883 года. Механика (Die Mechanik in Ihrer Entwicklung Historisch-Kritisch Dargerstellt). Мысленный эксперимент Маха оставался в относительной безвестности до тех пор, пока группа физиков из Принстонского университета не начала обсуждать этот вопрос в 1940-х годах.

Фейнман в то время был там аспирантом и с большим энтузиазмом включился в дебаты, даже задумав эксперимент в циклотронной лаборатории для проверки своей гипотезы. (В истинном стиле Фейнмана этот эксперимент завершился взрывом стеклянной каретки устройства из-за высокого внутреннего давления.)

Можно подумать, что обратный разбрызгиватель будет работать так же, как обычный разбрызгиватель, только, так сказать, в обратном направлении. Но физика оказывается сложнее. «Ответ на первый взгляд совершенно очевиден», — писал Фейнман. Вы, должно быть, шутите, мистер Фейнман. (1985). «Проблема в том, что некоторые люди могут подумать, что это совершенно очевидно. [that the rotation would be] В одну сторону, а кто-то другой может подумать, что иная дорога совершенно очевидна.