Elke nieuwsgierige persoon moet luchtbellen hebben zien opstijgen door een aquarium met water.

evenzo, we weten allemaal dat een zware steen recht in het water zinkt. De luchtbel stijgt door zijn drijfvermogen, d.w.z. het feit dat het lichter is dan water, en de zware steen valt omdat hij zwaarder is dan water. Echter, in tegenstelling tot de zware steen, de luchtbel stijgt niet verticaal recht omhoog. Het zigzagt of spiraliseert tijdens zijn stijgende beweging in water. Dit is een bekend feit en staat in de volksmond bekend als de paradox van "Leonardo", nadat Leonardo Da Vinci het voor het eerst had waargenomen in de jaren 1600. Er zijn veel verklaringen voorgesteld voor dit paradoxale gedrag, maar er bestaat geen volledig begrip ervan.

Nutsvoorzieningen, onderzoekers van de Universiteit Twente en Tsinghua University in Peking, China heeft een verklaring bedacht voor de zigzag van opstijgende deeltjes. Ze ontdekten de rol van een ontbrekende parameter, het "traagheidsmoment" van het deeltje, en ontdekte dat het verminderen van het traagheidsmoment uiteindelijk verantwoordelijk is voor de ontwikkeling van de zigzaggende/spiraalvormige bewegingen. De onderzoekers zeggen dat "het traagheidsmoment in het verleden volledig werd genegeerd, wat de verwarring en het gebrek aan begrip van de zigzag en spiralen van drijvende deeltjes verklaart."

Van zigzaggende bubbels tot sportballen

De resultaten zijn sterk van invloed op ons begrip van alledaagse waarnemingen. Bijvoorbeeld:zigzagpaden van luchtbellen die opstijgen in een aquariumtank. Verder, de inzichten uit dit onderzoek kunnen ook worden doorgetrokken naar de sportfysica. Bijvoorbeeld, de rotatietraagheid van sportballen moet in de toekomst worden gecontroleerd om de bewegingen van sportballen beter te kunnen voorspellen. De beroemde bananenvrije trap van Roberto Carlos, de beweging van knokkelballen in honkbalsport, en de top-spin respons van een tennisbal zijn voorbeelden.

Voorbij het door nieuwsgierigheid gedreven deel, het resultaat zal ook nuttig zijn voor een verscheidenheid aan natuurkundige en technische gemeenschappen. In de chemische technologie, het mengen dat wordt veroorzaakt door zigzaggende deeltjes is erg belangrijk. De bevinding biedt de mogelijkheid om 3D-deeltjes met lage rotatietraagheid te printen, die kunnen vrijkomen in meerfasenreactorstromen om de menging en het warmtetransport in chemische technische processen enorm te verbeteren.

Het wetenschappelijke artikel is gepubliceerd in het nummer van 4 augustus van het Fysieke beoordelingsbrieven logboek.