Matematikawan baru saja membalikkan senapan mesin

Selama 141 tahun, fisikawan seperti Richard Feynman telah memikirkan pertanyaan tentang aliran fluida: Bagaimana alat penyiram bisa berputar jika berada di bawah air, menyedot materi alih-alih memuntahkannya? Kini, tim peneliti telah menemukan jawabannya.

Meskipun gagasan ini pertama kali diusulkan oleh para eksperimentalis pada tahun 1880-an, Feynman menerbitkannya kembali pada pertengahan abad ke-20, hingga dikenal sebagai Senapan mesin Feynman. Masalahnya begini: Alat penyiram biasa dengan lengan S akan menyemburkan air, menyebabkan lengannya berputar, menyiram apa pun yang perlu disiram. Namun apakah alat penyiram terbalik akan berputar masih merupakan pertanyaan terbuka, dan bukan karena kurangnya usaha.

Feynman menggunakan ide ini untuk beberapa waktu dan bahkan Sebuah kelompok eksperimen dibentuk untuk menjawab pertanyaan itu ketika dia menjadi mahasiswa pascasarjana di Universitas Princeton. (Percobaan berakhir ketika sebuah botol besar berisi air meledak.)

Kini, tim peneliti di Universitas New York telah melakukan boot ulang. Sistem penyemprotan balik (begitu saya menyebutnya – langsung meluncur di lidah!) terdiri dari alat penyiram yang dibenamkan pada bantalan “gesekan sangat rendah”, Menurut pernyataan dari Universitas New Yorkuntuk meningkatkan kemampuan perangkat untuk berputar bebas, dan dirancang sedemikian rupa sehingga memungkinkannya memantau aliran air melalui perangkat dengan mudah.

Untuk itu, tim juga mewarnai air, menambahkan mikropartikel ke dalamnya, menyinarinya dengan laser hijau terang, dan merekam seluruh eksperimen menggunakan kamera resolusi tinggi dan berkecepatan tinggi. Bidikan yang dihasilkan cukup trippy:

Penelitian tim-diterbitkan Minggu lalu di Physical Review Letters – Saya menemukan bahwa backwash melakukan hal itu. Berputar berlawanan arah dengan alat penyiram yang memuntahkan air.

“Senapan mesin biasa atau 'front-end' seperti rudal, karena ia bergerak dengan menembakkan jet,” kata Lev Ristrov, peneliti di Universitas New York dan penulis utama studi di universitas tersebut. meluncurkan. “Tetapi alat penyiram terbalik ini misterius karena air yang dihisap sama sekali tidak terlihat seperti jet. Kami telah menemukan bahwa rahasianya tersembunyi di dalam alat penyiram tersebut, di mana sebenarnya terdapat pancaran yang menjelaskan pergerakan yang diamati.”

Meskipun alat penyiram terbalik berputar (lihat catatan) ke arah yang berlawanan, alat ini berputar dengan kecepatan sekitar 1/50 kecepatan alat penyiram biasa. Di dalam alat penyiram terbalik, pancaran air yang diserap saling bertabrakan, tetapi tidak secara langsung, dan pencampuran air internal tersebut menyebabkan alat penyiram berputar perlahan.

Brennan Taburkan, seorang peneliti di Colorado School of Mines dan salah satu penulis studi tersebut, menambahkan bahwa metode yang digunakan dalam eksperimen tersebut “akan berguna untuk banyak aplikasi praktis yang melibatkan perangkat yang merespons aliran udara atau air.”

Apa pun potensi penerapannya, kesulitan yang pertama kali muncul pada tahun 1880-an akhirnya terjawab, melalui pengujian dan pemodelan presisi yang tidak mungkin terjadi 140 tahun lalu. Saya harap ini memberi Anda sesuatu untuk ditambahkan pada pembicaraan dinamika fluida Anda berikutnya.

lagi: Alat penyiram bahan peledak adalah alternatif bertenaga AI untuk menggantikan orang tua yang meneriaki anak-anak agar keluar dari halaman rumahnya