Физики заставили кораблики плавать вверх дном в левитирующей жидкости

Физик Эммануэль Форт и его коллеги заставили слой вязкой жидкости левитировать под действием вертикальной вибрации. Оказалось, что при ряде условий предметы могут плавать по ее нижней поверхности.

Результаты исследования опубликованы в журнале Nature, кратко о нем сообщает Science News.

Ученые размещали двухсантиметровые шары разных масс (от 3 до 7 граммов) и игрушечные кораблики схожего размера и массы вблизи верхнего и нижнего поверхностных слоев жидкости и наблюдали за их движением. Эксперимент показал, что предметы, которые помещали у нижней поверхности жидкости, зеркально повторяют движение предметов у верхней границы, то есть плавают в перевернутом положении. При этом объекты с большей массой погружались в жидкость грубже, то есть, располагались выше в слое жидкости, чем более легкие предметы). Однако самые тяжелые шары массой более 6 грамм просто падали на дно контейнера.

Авторы эксперимента объяснили наблюдаемые явления следующим образом: при вибрациях колеблется и величина погруженного в жидкость объема тела, что при усреднении во времени приводит к появлению вибрационной силы, которая «втягивает» предмет внутрь жидкостного слоя, компенсируя силу тяготения. Например, игрушечные кораблики на верхней и нижней поверхностях левитирующей жидкости (на фото) частично погружены в жидкость и поэтому испытывают «восходящую силу плавучести». Эта сила противодействует нисходящей силе тяжести, позволяя игрушкам плавать по обе стороны поверхности жидкости.

«Я был очень удивлен, увидев этот эффект», — говорит Владислав Сорокин, инженер из Университета Окленда в Новой Зеландии, который был соавтором комментария к исследованию, опубликованному в том же номере Nature. Сорокин изучил еще одно парадоксальное явление в вибрирующих жидкостях — тот факт, что пузырьки опускаются на дно жидкости, а не поднимаются наверх.

Ранее российские физики создали уникальный метод управления левитирующими каплями.