I ricercatori delle università di Siviglia e Bristol hanno risolto il mistero riguardante l’instabilità della traiettoria di una bolla d’aria che sale nell’acqua, descritta per la prima volta dal genio italiano.

 

Leonardo da Vinci osservò cinque secoli fa che le bolle d’aria, se abbastanza grandi, deviano periodicamente a zigzag o a spirale dal movimento in linea retta. Tuttavia, nessuna descrizione quantitativa del fenomeno o del meccanismo fisico per spiegare questo moto periodico era mai stata trovata.

Il Prof. Miguel Ángel Herrada, dell’Università di Siviglia, e il Prof. Jens G. Eggers, dell’Università di Bristol, hanno scoperto un meccanismo per spiegare il movimento instabile delle bolle che salgono nell’acqua.

Secondo i ricercatori, i risultati, pubblicati sulla prestigiosa rivista PNAS, possono essere utili per comprendere il moto delle particelle il cui comportamento è intermedio tra un solido e un gas.

Gli autori di questo nuovo articolo hanno sviluppato una tecnica di discretizzazione numerica per caratterizzare con precisione l’interfaccia aria-acqua della bolla, che consente loro di simulare il suo movimento ed esplorare la sua stabilità.

Le loro simulazioni corrispondono strettamente alle misurazioni ad alta precisione del movimento delle bolle non stazionarie e mostrano che le bolle deviano da una traiettoria diritta in acqua quando il loro raggio sferico supera 0,926 millimetri, un risultato entro il 2% dei valori sperimentali ottenuti con acqua ultrapura negli anni ’90.

I ricercatori propongono un meccanismo per l’instabilità della traiettoria della bolla in base al quale l’inclinazione periodica della bolla cambia la sua curvatura, influenzando così la velocità verso l’alto e causando un’oscillazione nella traiettoria della bolla, inclinando verso l’alto il lato della bolla la cui curvatura è aumentata.

Quindi, quando il fluido si muove più velocemente e la pressione del fluido scende attorno alla superficie ad alta curvatura, lo squilibrio di pressione riporta la bolla nella sua posizione originale, riavviando il ciclo periodico.

Immagine: Universidad de Sevilla



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