Физики впервые измерили колебания стабильного жидкого кольца

Французские физики впервые измерили частоту колебаний стабильного ртутного кольца, зажатого между двумя прозрачными пластинками. Ученые обнаружили, что динамика кольца почти не отличается от динамики сплошных ртутных «луж» и объяснили, когда кольцо должно разрушаться из-за резонансного роста нестабильностей.

Ранее такие измерения выполнить не удавалось, потому что создать стабильное кольцо жидкости очень сложно. Статья опубликована в Physical Review Letters, препринт работы выложен на arXiv.org.

Кольца завихренной жидкости встречаются в природе повсеместно. В частности, такие структуры неизбежно возникают в гидродинамике и физике плазмы, геофизике (во время вулканических извержений), биофизике и даже квантовой гравитации.

Первая теоретическая статья, посвященная вихревым кольцам жидкости, была написана Германом Гельмгольцем еще в 1858 году, и с тех пор физики широко исследовали динамику этих структур. Впрочем, некоторые подробности жизни кольцевых вихрей до сих пор остаются неизученными. В частности, физики до сих пор плохо понимают, как кольцо разрушается. Теоретические расчеты показывают, что само по себе кольцо очень неустойчиво — стоит слегка подтолкнуть жидкость, и характерная амплитуда колебаний быстро вырастет до размеров кольца, разрушая его на отдельные капли. К сожалению, на практике пронаблюдать за разрушением кольца получается только приблизительно.

Как правило, экспериментаторы создают кольцо одним из трех способов: выдавливают жидкость из трубки (этот способ напоминает выдувание кольца дыма), «вырезают» отверстие в плоском диске или впрыскивают в жидкость пузырек воздуха. Во всех этих экспериментах кольца жидкости распадаются так быстро, что измерить характерную форму и частоту их колебаний оказывается практически невозможно.

Однако группа ученых под руководством Эрика Фалкона (Eric Falcon) придумала, как сравнительно просто изготовить стабильное кольцо жидкости, и впервые (по словам авторов) измерила частоту его резонансных колебаний.

Подробнее
Пожалуйста, оцените статью:
Пока нет голосов
Источник(и):

N+1