Toute personne curieuse doit avoir observé des bulles d'air s'élever à travers un réservoir d'eau d'aquarium.

De la même manière, nous savons tous qu'une lourde pierre coule directement dans l'eau. La bulle d'air monte en raison de sa flottabilité, c'est-à-dire le fait qu'il soit plus léger que l'eau, et la lourde pierre tombe parce qu'elle est plus lourde que l'eau. Cependant, contrairement à la pierre lourde, la bulle d'air ne monte pas verticalement tout droit. Il zigzague ou spirale lors de son mouvement ascendant dans l'eau. C'est un fait bien connu et est populairement connu comme le paradoxe de "Leonardo", après que Léonard de Vinci l'ait observé pour la première fois dans les années 1600. De nombreuses explications ont été proposées à ce comportement paradoxal, mais il n'en existe aucune compréhension complète.

Maintenant, chercheurs de l'Université de Twente et de l'Université Tsinghua de Pékin, La Chine a proposé une explication au zigzag des particules montantes. Ils ont découvert le rôle d'un paramètre manquant, le "moment d'inertie" de la particule, et a constaté que la réduction du moment d'inertie est en fin de compte responsable du développement des mouvements en zigzag/en spirale. Les chercheurs disent que "le moment d'inertie était complètement ignoré dans le passé, ce qui explique la confusion et le manque de compréhension du zigzag et de la spirale des particules flottantes."

Des bulles en zigzag aux ballons de sport

Les résultats ont une forte incidence sur notre compréhension des observations quotidiennes. Par exemple :des chemins en zigzag de bulles d'air s'élevant dans un aquarium. Plus loin, les enseignements de cette étude pourraient également être étendus à la physique du sport. Par exemple, l'inertie de rotation des ballons de sport doit être surveillée à l'avenir pour mieux prédire les mouvements des ballons de sport. Le fameux coup franc banane de Roberto Carlos, le mouvement des Knuckle balls dans le sport de baseball, et la réponse top-spin d'une balle de tennis en sont des exemples.

Au-delà de la partie axée sur la curiosité, le résultat sera également utile à une variété de communautés de physique et d'ingénierie. En génie chimique, le mélange induit par les particules en zigzag est très important. La découverte offre une opportunité d'imprimer en 3D des particules à faible inertie de rotation, qui peuvent être libérés dans les flux de réacteurs multiphasiques pour améliorer considérablement le mélange et le transport de chaleur dans les processus de génie chimique.

L'article scientifique a été publié dans le numéro du 4 août de la Lettres d'examen physique journal.