Повсякденне явище, помічене, коли ми вмикаємо кран, щоб вмитися вранці, збиває з пантелику інженерів протягом століть - чому вода підвищує рівень по краях, коли вона потрапляє в раковину, перш ніж вона попрямує вниз по сливу?
Відомий винахідник і художник Леонардо да Вінчі задокументував явище, нині відоме як гідравлічний стрибок, ще в 1500-х роках. Гідравлічні стрибки нешкідливі в наших побутових мушлях, але вони можуть викликати сильні хвилі, турбулентність і водовороти в глибшій воді.
Починаючи з 1820-х років вчені вважали, що гідравлічні стрибки відбуваються частково в результаті гравітаційного тяжіння. Але стаття, опублікована у виданні «Journal of Fluid Mechanics» спростовує цю давню теорію.
Раджеш Бхагат, аспірант хімічного машинобудування в коледжі Сент-Джонса, Кембриджський університет, і перший автор статті, вивчав струмені води спрямовані вгору і вбік на плоскі поверхні і став свідком точно таких же гідравлічних стрибків, як і ті, коли вода текла просто вниз.
Але що було причиною цього? Раджеш Бхагат підозрював, що всі вони можуть залежати від одних і тих же факторів - поверхневого натягнення і в'язкості.
Змінюючи ці властивості води, він зміг точно передбачити розмір гідравлічних стрибків, незалежно від того, в якому напрямку рухається вода - розвінчавши 200-річну гравітаційну теорію як причину гідравлічного стрибка типу стрибка кухонної раковини. Цей вид гідравлічного стрибка відомий як круговий гідравлічний стрибок.
Професор Пол Лінден, Директор з досліджень Департаменту прикладної математики та теоретичної фізики Кембриджського університету і автор статті, описав висновки Бхагата як «новаторські».
Він пояснив: "його експерименти і теорія показують, що поверхневе натягнення рідини є ключем до процесу, і це ніколи раніше не визнавалося, хоча проблема обговорювалася да Вінчі і багатьма іншими з тих пір. Ця робота являє собою чудове досягнення в нашому розумінні динаміки тонких шарів рідини.
Раджеш Бхагат прогнозує, що його висновки можуть мати широкі наслідки для галузей, які мають високий рівень споживання води.
Він сказав: «дуже важливо знати, як керувати кордоном гідравлічного стрибка, і тепер з цією теорією ми можемо легко розширити або зменшити кордон».
"Розуміння цього процесу має великі наслідки і може значно поліпшити промислове водокористування. Нова теорія вже використовується в практичній роботі на кафедрі «Хімічна інженерія». Люди можуть використовувати цю теорію, щоб знайти нові способи, щоб очистити все від автомобілів до заводського обладнання.
Раджеш Бхагат сподівається, що його дослідження також будуть використані для пошуку нових способів допомогти нам використовувати менше води в звичайному домашньому господарстві.