Een alledaagse gebeurtenis die wordt opgemerkt wanneer we de kraan opendraaien om onze tanden te poetsen, heeft ingenieurs eeuwenlang verbijsterd - waarom spettert het water als het in de gootsteen terechtkomt voordat het door het riool gaat?

De beroemde uitvinder en schilder Leonardo da Vinci documenteerde het fenomeen, nu bekend als een hydraulische sprong, terug in de jaren 1500. Hydraulische sprongen zijn ongevaarlijk in onze huishoudelijke gootstenen, maar ze kunnen hevige golven veroorzaken, turbulentie en draaikolken in dieper water.

Sinds de jaren 1820 geloven wetenschappers dat hydraulische sprongen deels optreden als gevolg van de zwaartekracht. Maar een paper gepubliceerd in de Journal of Fluid Mechanics heeft deze al lang bestaande theorie weerlegd.

Rajesh Bhagat, een Ph.D. Chemische Technologie student aan het Sint-Janscollege, Universiteit van Cambridge, en eerste auteur van het artikel, vuurde waterstralen naar boven en opzij op vlakke oppervlakken, en waren getuige van precies dezelfde hydraulische sprongen als die toen het water naar beneden stroomde.

Maar wat was de oorzaak? Bhagat vermoedde dat ze allemaal door dezelfde factoren konden worden beïnvloed:oppervlaktespanning en viscositeit.

Door deze eigenschappen van het water te veranderen, kon hij nauwkeurig de grootte van de watersprongen voorspellen, ongeacht in welke richting het water bewoog - de 200 jaar oude zwaartekrachttheorie ontkracht als de oorzaak van een watersprong van het type aanrecht. Dit soort watersprong staat bekend als een cirkelvormige watersprong.

Professor Paul Linden, Onderzoeksdirecteur bij de afdeling Toegepaste Wiskunde en Theoretische Natuurkunde aan de Universiteit van Cambridge en auteur van het artikel, beschreef de bevindingen van Bhagat als 'baanbrekend'.

Hij legde uit:"Zijn experimenten en theorie laten zien dat de oppervlaktespanning van de vloeistof de sleutel tot het proces is en dat dit nooit eerder is erkend, hoewel het probleem sindsdien door Da Vinci en vele anderen is besproken. Dit werk is een opmerkelijke prestatie in ons begrip van de dynamiek van dunne vloeistoflagen."

Bhagat voorspelt dat zijn bevindingen verstrekkende gevolgen kunnen hebben voor industrieën met een hoog waterverbruik.

Hij zei:"Weten hoe je de grens van een watersprong moet manipuleren is erg belangrijk en nu met deze theorie kunnen we de grens gemakkelijk vergroten of verkleinen.

"Het begrijpen van dit proces heeft grote implicaties en zou het gebruik van industrieel water drastisch kunnen verminderen. De nieuwe theorie wordt al gebruikt in het praktische werk op de afdeling Chemical Engineering. Mensen kunnen deze theorie gebruiken om nieuwe manieren te vinden om alles van auto's tot fabrieksapparatuur schoon te maken."

Bhagat hoopt dat zijn onderzoek ook zal worden gebruikt om nieuwe manieren te vinden om ons te helpen minder water te gebruiken in het gemiddelde huishouden.