Помните сцену из “Пиратов Карибского моря”, где корабль плывет вверх тормашками? Французские ученые повторили этот эффект в лаборатории, и у них получилось еще интереснее. Они заставили жидкость левитировать в воздухе. При этом по обеим поверхностям жидкого летающего диска плавали игрушечные корабли. “Это был веселый эксперимент. Все сработало хорошо. И я все еще поражен его результатами”, - говорит соавтор проекта Эммануэль Форт, профессор Высшей школы промышленной физики и химии Парижа.
Чтобы добиться такого необычного эффекта, ученые воздействовали на жидкость вертикальной вибрацией с частотой 100 колебаний в секунду. Вертикальная вибрация способна удерживать жидкость во взвешенном состоянии. Но для эксперимента критически важна плотность этой жидкости. Так что вместо воды ученые использовали смесь силиконового масла и глицерина. Оба эти вещества имеют высокую вязкость.
Чтобы заставить жидкость левитировать, ученые помещали ее в прямоугольную емкость, включали вибрацию, а затем при помощи шприца накачивали под слой жидкости воздух. В результате жидкость поднималась вверх, а на дне емкости образовывалась устойчивая воздушная подушка. Эффект длился, пока работал вибростенд - именно вибрация не давала жидкому слою потерять форму и упасть на дно емкости. Выглядело это так, будто жидкий “блин” объемом около полулитра просто левитирует.
Но этим эксперимент не ограничился. Ученые поместили на обе поверхности - верхнюю и нижнюю - по одному игрушечному кораблику весом в 6 граммов. Как и ожидалось, кораблик на верхней поверхности поплыл. Но неожиданностью стало то, что и второй кораблик, размещенный вниз головой, тоже начал плыть. Он вел себя так, будто сила тяжести изменила свое направление:
Такой эффект контринтуитивен и кажется невозможным. Но у него есть объяснение. Кораблик погружается в жидкость вверх ногами из-за высокого давления в воздушной подушке под ним. Область повышенного давления создается благодаря весу левитирующей жидкости. Эффект работает только в том случае, если направленная вверх сила давления уравновешивается силой тяжести жидкости.
“Если вы переместите кораблик вниз, в воздух, он просто упадет на дно емкости. Если вы переместите его вверх, в толщу слоя жидкости, он всплывет на верхнюю поверхность. Вся хитрость заключается в том, чтобы стабилизировать равновесие”, - поясняет профессор Форт.
По словам ученых, у необычного эксперимента может быть и реальное применение. Эффект позволяет буквально запечатывать газ под левитирующей жидкостной пробкой. Это может пригодиться на химическом производстве, в сфере переработки полезных ископаемых и очистки сточных вод.
Подробнее об открытии можно прочитать в журнале Nature.
Если хотите получать новости через мессенджер, подписывайтесь на новый Telegram-канал iGate
