Finalmente, los matemáticos han resuelto el problema del «aspersor inverso» de Feynman.

Las partículas microscópicas que dispersan la luz revelan el patrón de flujo de modo inverso (absorción) del rocío, ilustrando los vórtices y los patrones de flujo complejos que se forman dentro de la cámara central. Crédito: k. Wang y otros, 2024

Un aspersor de césped típico presenta diferentes boquillas dispuestas en ángulo sobre una rueda giratoria; Cuando se bombea agua, libera chorros que hacen que la rueda gire. Pero, ¿qué pasaría si el agua fuera succionada por el aspersor? ¿En qué dirección girará entonces la rueda o girará? Esta es la esencia»Pulverización inversa«Un problema al que se han enfrentado físicos como Richard Feynman, entre otros, desde la década de 1940. Ahora, los matemáticos aplicados de la Universidad de Nueva York creen haber resuelto el enigma, según artículo reciente Publicada en la revista Physical Review Letters, la respuesta desafía la sabiduría convencional sobre el tema.

«Nuestro estudio resuelve el problema combinando cuidadosos experimentos de laboratorio con modelos matemáticos que explican cómo funcionan los rociadores de reflujo». dijo el coautor Lev Ristrov Del Instituto Courant de la Universidad de Nueva York. «Hemos descubierto que el aspersor inverso gira en dirección opuesta cuando aspira agua y cuando la suelta, y la razón es sutil y sorprendente».

El laboratorio de Ristrov aborda con frecuencia este tipo de coloridos acertijos del mundo real. Por ejemplo, en 2018, Ristrov y colegas finamente afinado La receta de las burbujas perfectas se basa en experimentos con finas películas de jabón. (Quiere una varita circular que tenga 1,5 pulgadas de circunferencia y debe soplar suavemente a una velocidad constante de 6,9 ​​cm/seg.) busqué en Los procesos de formación subyacentes a los llamados «bosques de piedra» son comunes en determinadas regiones de China y Madagascar. Estas formaciones rocosas puntiagudas, como las famosas Bosque de piedra En la provincia de Yunnan, China, es el resultado de la fusión de sólidos en líquidos en presencia de la gravedad, lo que da lugar a flujos convectivos naturales.

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En 2021, su laboratorio Construyó una válvula Tesla que funcionaSegún el diseño del inventor, el flujo de agua a través de la válvula se mide en ambas direcciones a diferentes presiones. Descubrieron que el agua fluye aproximadamente el doble de lento en la dirección no preferida. En 2022, Ristrov estudió Aerodinámica muy compleja. Qué hace que una cometa sea buena, específicamente lo que se necesita para un vuelo fluido. Descubrieron que la aerodinámica de una cometa difiere significativamente de la de los aviones convencionales, que dependen de alerones para generar sustentación.

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Acercarse / Ilustración de la «rueda de reacción» de Ernst Mach mecánico (1883).

Dominio publico

El problema de la retrodispersión está asociado con Feynman porque popularizó el concepto, pero en realidad se remonta a un capítulo del libro de texto de Ernst Mach de 1883. Mecánica (Die Mechanik in Ihrer Entwicklung Historisch-Kritisch Dargerstellt). El experimento mental de Mach permaneció en relativa oscuridad hasta que un grupo de físicos de la Universidad de Princeton comenzó a discutir el tema en la década de 1940.

Feynman era un estudiante de posgrado allí en ese momento y se lanzó al debate con gran entusiasmo, llegando incluso a idear un experimento en el laboratorio del ciclotrón para probar su hipótesis. (Al más puro estilo Feynman, este experimento culminó con la explosión del carro de vidrio del dispositivo debido a la alta presión interna).

Se podría pensar que un aspersor inverso funcionaría igual que un aspersor normal, sólo que funcionaría hacia atrás, por así decirlo. Pero la física resulta ser más complicada. «La respuesta es bastante obvia a primera vista», escribió Feynman. Debe estar bromeando, Sr. Feynman. (1985). «El problema es que algunas personas podrían pensar que es bastante obvio [that the rotation would be] De una manera, y alguien más podría pensar que es bastante obvio en la otra.

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