نیوزتل: دانشمندان از تکنیک گسسته سازی عددی برای حل تناقض ۵۰۰ ساله حباب لئوناردو داوینچی استفاده کردند.
به گزارش نیوزتل به نقل از ایسنا و به نقل از آی ای، شاید در مورد تناقض یا پارادوکس ۵۰۰ ساله حباب های هوای لئوناردو داوینچی شنیده باشید. او که روزی روی سطح آب شناور بود، مشاهده کرد که حباب ها بجای بالا آمدن بصورت مستقیم، بصورت مارپیچی و زیگزاگی به سمت سطح آب می آیند که وی را به تعجب و تفکر واداشت.
حالا روشی برای توضیح حرکت نامنظم حباب هایی که در آب بالا می روند، توسط پروفسور میگوئل آنخل هرادا(Miguel Ángel Herrada) از دانشگاه سویل(Seville) و ینس جی. ایگرز(Jens G. Eggers) از دانشگاه بریستول(Bristol) پیدا شده است. این پژوهشگران ادعا می کنند که مطالعه جدید آنها می تواند در درک تحرک ذرات که رفتار آنها بین جامد و گاز بصورت انتقالی است، مفید باشد.
روش گسسته سازی عددی
همانطور که در بیانیه مطبوعاتی پژوهشگران توضیح داده شده، رابطه هوا و آب در حباب با بهره گیری از تکنیک گسسته سازی عددی مشخص شده است که به آنها اجازه داده حرکت حباب را شبیه سازی کنند و پایداری آنرا بررسی نمایند.
گسسته سازی در ریاضیات، روند انتقال توابع پیوسته، مدلها، متغیرها و معادلات، جایگزین هایی در ریاضیات گسسته است. این پروسه به طور معمول به عنوان نخستین گام در امتداد مناسب سازی آنها برای ارزیابی عددی و پیاده سازی بر روی کامپیوتر های دیجیتال است.
در نهایت، پژوهشگران نشان دادند که حباب ها زمانی که شعاع کروی آنها از ۰.۹۲۶ میلی متر تجاوز می کند، از مسیر مستقیم بالا آمدن در آب خارج می شوند.

پژوهشگران مکانیزمی را در مورد ناپایداری مسیر حباب پیشنهاد کرده اند که در آن کج شدن دوره ای حباب، انحنای آنرا تغییر می دهد و بر سرعت رو به بالای آن تأثیر می گذارد و در نتیجه، حباب در راه حرکت خود تاب می خورد و سمت قسمتی که انحنای آن بالا رفته است، کج می شود. سپس عدم تعادل فشار موجب می شود که حباب به موقعیت اولیه خود بازگردد و این چرخه دوره ای را ادامه دهد، برای اینکه سیال سریع تر حرکت می کند و فشار سیال در نزدیکی سطح با انحنای زیاد کاهش پیدا می کند.
میگوئل آنخل هرادا و ینس ایگرز که از پژوهشگران فیزیک سیالات هستند، می گویند: حرکت حباب ها در آب برای طیف گسترده ای از پدیده های طبیعی، از صنایع شیمیایی گرفته تا محیط زیست، نقش محوری دارد. خیزش شناور یک حباب منفرد یک پارادایم بسیار مطالعه شده، هم از نظر تجربی و هم از نظر نظریه است، اما تا حالا با توجه به این تلاش ها و برخلاف در دسترس بودن قدرت محاسباتی عظیم، امکان تطبیق آزمایش ها با شبیه سازی های عددی معادلات هیدرودینامیکی برای یک حباب هوای تغییر شکل پذیر در آب وجود نداشت.
آنها افزودند: این امر خصوصاً در مورد مشاهدات جالبی که قبلا توسط لئوناردو داوینچی انجام شده بود، صادق است که حباب های هوای به اندازه کافی بزرگ بجای بالا رفتن در امتداد یک خط مستقیم، یک حرکت تناوبی انجام می دهند.
این مطالعه در مجله PNAS انتشار یافته است.