Свистящие жуки-вертушки, звук льющейся воды, механика волана – Мир физики

Свистящие жуки-вертушки, звук льющейся воды, механика волана – Мир физики

жидкость льется из носика
Чай-риффик: струя воды, которая разбивается на капли, прежде чем удариться о поверхность, приводит к громкому звуку (с любезного разрешения: Ho-Young Kim et al./APS 2023).

Жуки-вертушки могут достигать скорости до одного метра в секунду – или 100 длин тела в секунду – когда они скользят по воде. Ученые полагали, что животные делали это, используя свои задние ноги, похожие на весла, для создания тяги, основанной на сопротивлении, что немного похоже на то, как плавает грызун.

Однако для этого жуку придется двигать ногами быстрее, чем скорость его плавания, что, в свою очередь, потребует отталкивания от воды с нереальной скоростью.

Чтобы решить эту проблему с ошибками, исследователи из Корнеллского университета использовали высокоскоростные камеры снимать юлу во время плавания. Они обнаружили, что вместо этого жуки используют тягу, основанную на подъемной силе, что было зарегистрировано у китов, дельфинов и морских львов.

Доверчивое движение перпендикулярно поверхности воды, и исследователи подсчитали, что силы, создаваемые жуком таким образом, могут создавать скорости, наблюдаемые в воде. По словам Юкуна из Корнелла, это делает жуков-вертушек «безусловно самым маленьким организмом, использующим для плавания тягу, основанную на подъемной силе».

Качественный чайный результат

Посетите Марокко, и вы увидите, как чай льют с огромной высоты, не пролив ни единой капли. Цель состоит в том, чтобы создать слой пены поверх напитка, который не только добавляет эстетической привлекательности, но и улучшает вкусовые ощущения, усиливая аромат чая.

Удивительно, но до сих пор никто никогда не изучал физику процессов, когда жидкость наливают в чашку или кружку.

Хо-Ён Ким из Сеульского национального университета и его коллеги направил струю воды через сопло на цилиндр, наполненный водой, а затем с помощью подводного микрофона записал издаваемые звуки. Они также сфотографировали узоры пузырьков, образующихся в воде, с помощью высокоскоростной камеры.

Оказывается, когда струя разбивается на капли – как это происходит при литье с большой высоты – она издает более громкий звук, поскольку в жидкости задерживается больше пузырьков воздуха. Чтобы гарантировать отсутствие звука, говорят исследователи, необходимо лить воду с высоты, которая может находиться всего в нескольких сантиметрах от поверхности.

И, наконец, учёные Индии провели компьютерное моделирование полета нейлоновых воланов, которые благодаря своей превосходной прочности стали более широко использоваться по сравнению с воланами, традиционно изготавливаемыми из утиных перьев.

Они обнаружили, что полет современных нейлоновых воланов может сильно отличаться от полета пернатых. При ударе на высокой скорости нейлоновые воланы деформируются сильнее, уменьшая сопротивление воздуха и увеличивая скорость, с которой они движутся в воздухе. Таким образом, игроку, получившему мощный удар, будет труднее вернуть нейлоновый волан.

Отметка времени:

Больше от Мир физики