Feynman的反向灑水拼圖終於有了解決方案

想像一個帶有S形手臂的灑水系統。水出來了，灑水器移動 - 到目前為止，它似乎很簡單。現在想像一下完全相反的版本：您的灑水器被浸沒並吸入水中。物理學家理查德·費曼（Richard Feynman）問的問題是：旋轉哪個方向？我們現在有了一個答案，顯示了流體運動的複雜性。

如果您對它的行為有一個簡單的明確想法，那麼您會處於良好狀態。 Feynman認為，人們將在反向輪換營地或同一輪換營地，具有合理的邏輯或如何工作。自1985年以來的實驗（當時s你在開玩笑，費曼先生！發表的）更多是一個混合的袋子，顯示了反向旋轉，不穩定的旋轉會改變方向，並且運動完全取決於系統的幾何形狀。這是一個很大的混亂。

最新的研究旨在提供對系統機制的全球理解。得益於精確的實驗設置和連續的建模，團隊得以解決難題。灑水器確實確實逆轉了方向，但是這種運動不穩定且慢得多。因此，逆轉灑水系統中的水流與看到系統向後播放不同。

了解挑戰的第一步是將灑水裝置淹沒在水中並旋轉。這需要在任何方向上盡可能少的摩擦而發生。在標準的正向運動中，灑水器的運動是由噴射推進驅動的。在反向版本中，灑水器仍由噴氣推進驅動，但平均旋轉速率慢了約50倍。

如果您無法跟踪灑水器內部發生的事情，則反向方法仍然令人困惑。畢竟，進入內部的流程應取消並不會產生任何淨扭矩。該團隊使用染料和光遵循流動的行為。在向前的情況下，當水從S形手臂中出來時，灑水裝置就會精美移動。

反向灑水器中形狀的手臂在上面的視頻中保持靜止，以幫助可視化內部行為，將水稍微從中心揮舞，從而產生一個小但可衡量的運動。流動是不對稱的，引起了各種實驗中看到的特殊曲線。

紐約大學的高級作家Leif Ristroph說：“常規或'前進'灑水器與火箭相似，因為它可以通過射擊飛機來推動自己。”陳述。“但是反向灑水器是神秘的，因為被吸入的水看起來不像噴氣機。我們發現秘密隱藏在灑水裝置內，確實有噴氣機解釋觀察到的動作。”

不需要吸水的灑水裝置，但是現在流動可能相似的設備的應用現在可以依靠一些可靠的建模。儘管這是特定於水的，但這種機制在流體之間共享。

描述結果的論文發表在APS期刊上物理評論信。