3D-печать экспериментально опровергла теорию Кельвина
Проверка идей Кельвина об изотропном геликоиде не доказала правильность теории британского физика.
Исследование опубликовано в журнале Physical Review Letters, коротко о нем рассказывает Phys.org.
Группа исследователей из Уэслианского, Марсельского и Гетеборгского университетов попыталась проверить теорию об изотропном геликоиде британского физика и математика Уильяма Томсона, известного как лорд Кельвин.
Около полутора веков назад знаменитый физик предположил, что должен существовать объект, который выглядел бы одинаково с любой стороны. Если его бросить в резервуар с водой, он начал бы вращаться. Кельвин назвал предложенный объект изотропным геликоидом и предположил, что это, скорее всего, сфера с ребрами, расположенными на ее поверхности, некоторые под углом 45° к центральному кругу, некоторые — под углом 90°.
Однако построить изотропный геликоид с достаточной точностью, без искажений, было невозможно. Теория Кельвина о вращении этого объекта при погружении в воду вошла в учебники по гидродинамике на основе расчетов, проведенных математиком, но без экспериментальных доказательств.
В новом исследовании было использовано современное средство создания такого объекта — высокоточная 3D-печать.
Авторы работы создали несколько изотропных геликоидов с небольшими различиями в размере и форме плавников. Затем они бросили каждое из тел в резервуар с водой и наблюдали, не начинает ли какое-нибудь из них самопроизвольно вращаться. Но ни один из изотропных геликоидов не начал вращаться, все опускались на дно резервуара прямо.
Затем исследователи рассмотрели возможность совсем небольшого поворота объекта — такого поворота, который невозможно увидеть при визуальном наблюдении. Расчеты показали, что некий поворот должен быть, но слишком маленький, чтобы его можно было увидеть.
Команда уже начала работу над новым дизайном изотропного геликоида, который будет демонстрировать вращение, которое можно увидеть.