Il paradosso di Leonardo

Forse tra i tanti aspetti di Leonardo da Vinci, il volto del pittore è il più famoso grazie a dipinti come La Gioconda o L'Ultima Cena. Ma che fosse per il suo desiderio di perfezione sotto questo aspetto o per semplice curiosità, da Vinci si distinse anche come scienziato. I suoi studi su Anatomia umana Erano accurati, ma c'era un aspetto delle scienze naturali che non riuscivano a risolvere: il movimento delle bolle.

Il genio fiorentino rimase così affascinato dal problema che il problema ricevette il nome “il”. Il paradosso di Leonardo. Un paradosso che abbiamo risolto lo scorso anno grazie a ricerche pionieristiche. Ma in cosa consiste esattamente il paradosso felice? Innanzitutto dipende dal movimento delle bolle. Non da bolle come le bolle di sapone, ma da bolle d'aria intrappolate nell'acqua.

bolla In questo contesto si tratta di una quantità di gas (aria) intrappolata sotto un liquido (acqua), la cui estensione è limitata dalla tensione superficiale dell'acqua. Poiché l'acqua pesa più dell'aria, le bolle salgono. Il problema, come notò da Vinci, è che questo movimento Non è stato sempre uniforme. Oppure dritta ma in alcune occasioni la bolla ha mostrato una strana tendenza a zigzagare.

Perché e come le bolle danzassero mentre salivano è diventato un mistero per i ricercatori. Finora. Due ricercatori hanno risolto il mistero secondo annuncio Nel 2023 Università di Siviglia.

Decodifica le bolle

In studio Pubblicato sulla rivista Atti dell'Accademia Nazionale delle Scienze“I ricercatori se ne sono resi conto Tasti per il movimento delle bolle. Il primo, che già Leonardo aveva notato, è la dimensione: solo dopo una certa dimensione le bolle cominciano a deviare (a differenza, ad esempio, delle bibite analcoliche, dove le bolle salgono in linea retta).

Ma a partire da 0,926 millimetri di diametro le bolle diventano instabili, calcola il nuovo studio. Il movimento appare come risultato dell'interazione tra il flusso della bolla e la sua deformazione. C'è la La seconda chiave da scoprire: Quando una bolla si inclina si deforma, creando un'asimmetria che indica che i suoi diversi lati scorrono in modo diverso. Cioè, l'idrodinamica della bolla cambia, facendole cambiare direzione.

All'aumentare della sua velocità, la pressione del liquido sulla bolla cambia, generando una forza Deforma nuovamente la bollaQuesta volta, riportalo alla sua forma originale. Ciò fa sì che la bolla smetta di scendere e ritorni alla sua altezza originale. dopo di che Il processo viene ripetuto di nuovo.

Per giungere alle loro conclusioni, i ricercatori sono partiti da Equazioni di Navier-Stokes. Un quadro matematico complesso utilizzato per descrivere il movimento dei fluidi viscosi tenendo conto dell'attrito. Data la loro complessità, questo non è l’unico problema che queste equazioni devono ancora risolvere.

Ed è esattamente così Un potenziale risultato di questa ricerca. Oltre a prevedere il movimento di semplici bolle d’aria nell’acqua, comprendere le interazioni tra liquidi (e gas) può aiutare a risolvere ogni tipo di incognita, da come gli inquinanti si diffondono nel mare a come gli inquinanti persistono nell’aria degli aerei. Quest'ultimo sospetto potrebbe aver suscitato la curiosità anche dello stesso Leonardo.

Immagine | Leonardo Da Vinci

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*Una versione precedente di questo articolo è stata pubblicata nel gennaio 2023