Гидродинамическая левитация [Veritasium]
[музыка] Смотрите! Здорово! Да, это гидродинамическая левитация. Только гляньте! [музыка] Мяч из пенопласта левитирует на струе воды и держится очень стабильно. Настолько, что через струю можно пускать фрисби.
А еще очень странно, что вода бьет только с одной стороны. Как это вообще работает? Струю можно прервать, и мячик не упадет. Смотрите! Круто, да? [музыка] Как он может держаться в таком положении? Откуда такая стабильность?
Сейчас мы это выясним. Это мой друг Блэйк, он придумывает игрушки, и эта штука тоже его изобретение. Я, как ее увидел, сразу понял, что надо сделать видео. Смотрите, можно жонглировать вообще.
Странно, что можно вот так шарики менять. Они сталкиваются, и все равно... Да, струя их держит. Ну что это за эффект? Кто-то вспомнит парящий над феном шарик от пинг-понга? Там работал эффект Бернулли. Здесь что-то похожее.
Сейчас мы замедлили струю, чтобы было видно, получается почти ламинарное течение. Посмотрите внимательнее на мячик: он полностью покрыт водой. Поток обтекает его со всех сторон, так же как и шарик над феном. Он замедляет поток с одной стороны, при этом, по закону Бернулли, давление в направлении более быстрой части струи возрастает, что толкает мячик обратно.
Отсюда и устойчивое положение мяча. Но если взять мяч побольше, мы увидим несколько иной эффект. Это самый большой мяч из пенопласта, что я нашел. Не уверен, что получится, но попробуем.
Повыше! Сработало! Невероятно, просто невероятно! Как будто танцует! Он нестабилен, но ищет равновесие. Обалдеть, вода прямо закручивается вокруг мяча. Класс! [музыка]
Я много думал о том, что лежит в основе этого эффекта. Я думаю, когда струя касается мяча, она толкает его вверх и в то же время наружу, от себя. И что удивительно, мяч при этом остается на месте. Он в состоянии равновесия.
В режиме slow-mo видно, как вода огибает мяч и струями летит вниз. А если мяч прилагает силу, толкая воду вниз, значит, вода прилагает силу к мячу, толкая его вверх, удерживая настройки. Все из-за адгезии между водой и пенопластом.
Славы! Струя чуть замедляется и бежит по поверхности мяча, тот начинает вращаться. А вода с одной стороны, падая вниз, поднимает мяч и удерживает его на струе. В таком состоянии мяч пребывает в равновесии.
В случае, если он окажется прямо над струей, это уменьшит поток воды вокруг мяча, значит, и силу, толкающую его на струю. Если же мяч слишком удаляется, огибающий поток усиливается, увеличивая силу, которая толкает мяч обратно.
Это и создает устойчивость. Любое отклонение усиливает возвращающую силу, которая восстанавливает равновесие. Вращение также создает момент импульса, что не дает мячу уйти в сторону по горизонтальной оси.
Для мячиков это не так важно, чего не скажешь про диск. Здесь, чтобы трюк сработал, нужно держать его строго вертикально. О да, с диском намного сложнее добиться равновесия, потому что здесь важное значение имеет вертикальная ориентация. Даже легкий ветерок может сильно помешать. [музыка]
Да, только глянь! Да, можешь снять поближе! [музыка] Ну дело, он крутится. Сейчас ясно видно, что дело не только в законе Бернулли. Важную роль здесь играет вращение диска, при котором вода его огибает. Это и удерживает диск возле струи. Потрясно! Невероятно!
Переведено и озвучено студией Vert Dayder.