Hiện tượng nước nhảy khiến Leonardo da Vinci vô cùng thích thú nhưng không giải thích nổi, giờ đã có luận cứ khoa học để chứng minh

Hiện tượng nước nhảy khiến Leonardo da Vinci vô cùng thích thú nhưng không giải thích nổi, giờ đã có luận cứ khoa học để chứng minh
Theo: FRTK Theo Trí Thức Trẻ
Thể loại: Khoa Học Công Nghệ
Mất hơn 500 năm để các nhà khoa học hiểu hoàn toàn về nó.

Cứ mỗi khi Leonardo da Vinci không bận vẽ một bức tranh hay suy nghĩ về việc làm cách nào để bay, hàng xóm thường bắt gặp ông trầm ngâm hàng giờ ngoài thiên nhiên, đăm chiêu quan sát bề mặt dòng sông, với các xoáy nước dần trôi về vùng hạ lưu.

Hiện tượng nước nhảy khiến Leonardo da Vinci vô cùng thích thú nhưng không giải thích nổi, giờ đã có luận cứ khoa học để chứng minh - Ảnh 1.

Điều khiến bộ não vĩ đại thời Phục Hưng kinh ngạc cũng là câu đố dành cho vô số nhà khoa học kể từ đó đến nay. Nửa thiên niên kỉ sau, ở thế kỉ 21, chúng ta vẫn đang gãi đầu bóp trán với một hiện tượng thường gọi là “nước nhảy”, hay nghe kêu hơn là “bước nhảy thủy lực - (hydraulic jump". Cuối cùng thì các nhà vật lý ở Đại học Cambridge có vẻ đã tìm ra cốt lõi vấn đề.

Nước nhảy dĩ nhiên là rất quen thuộc, đến nỗi chúng ta tưởng mình đã hiểu trọn vẹn, hoặc còn chả buồn nghĩ đến cách nó hình thành.

Hãy bật vòi nước lên và nhìn những dòng nước chảy quanh đáy bồn rửa. Khi mảng nước (sinh ra khi nước từ vòi đập vào đáy bồn) ngày càng to và dần lan ra rìa xung quanh, nước dường như cũng chất lên thành các ‘bậc thang’ cực kì có thứ tự, cho đến khi bồn rửa bắt đầu đầy.

hydraulic jump

Các sóng xung kích dạng đứng - standing shockwave này cũng được thấy dưới đáy các đập nước, thác nước, thủy triều ... tất cả những nơi có sự giao thoa giữa các dòng chảy ở các mức độ khác nhau.

Hiện tượng này, hẳn nhiên đã thu hút các bộ não khoa học từ trước thế kỉ 15 rất lâu, nhưng Leonardo Da Vinci là người đầu tiên đã khắc họa chi tiết về ‘hành vi’ của chất lỏng dưới các kiểu dòng chảy khác nhau như vậy. Mọi chi tiết được ghi lại trong các ghi chú của ông về tính chất của nước.

da Vinci cho rằng bản chất của nước đã là vậy, ông không đưa ra thêm lời giải thích nào hơn được.

Hiện tượng nước nhảy khiến Leonardo da Vinci vô cùng thích thú nhưng không giải thích nổi, giờ đã có luận cứ khoa học để chứng minh - Ảnh 3.

Ở các thế kỉ tiếp theo, Nhà vật lý thế kỉ 18 là Giovanni Battista Guglielmini và nhà toán học thế kỉ 19 là George Bidone đã tạo ra và hoàn thiện mô hình toán học của các "bậc thang nước". Tuy thế, vẫn không ai thực sự đưa ra lời giải thích tại sao nước lại tạo ra các hình sóng như thế.

Đến mãi năm 1914, nhà vật lý Anh với cái tên dài ngoằng vì dòng dõi quý tộc - John William "Cứ gọi tôi là Lãnh chúa Reyleigh thôi" Strutt, đời Baron Rayleigh thứ ba - đã viết nên một luận văn về các dòng thủy triều và Các sóng xung kích dạng lỏng. Lý giải của ông tính đến những thứ như độ nhớt (viscosity), động năng (kinetic energy),thế năng (potential energy).

Ngoài ra còn có một khía cạnh là sức căng bề mặt (surface tension), theo ông là “chắc chắn đóng một vai trò quan trọng, nhưng nó có thể được tối thiểu hóa nhờ tăng cường độ dòng chảy, và tương ứng là độ sâu của nước trên bề mặt, trong chừng mực cho phép.”

Hiện tượng nước nhảy khiến Leonardo da Vinci vô cùng thích thú nhưng không giải thích nổi, giờ đã có luận cứ khoa học để chứng minh - Ảnh 4.

Sức căng bề mặt giúp con côn trùng này có thể đi trên bề mặt nước

Câu trên có nghĩa là, Rayleigh không coi sức căng bề mặt là quan trọng trong sự hình thành của nước nhảy, do tăng cường độ dòng nước là sức căng sẽ bị giảm xuống mức rất thấp. Các nhà nghiên cứu kể từ sau Rayleigh cũng thế, và thiên về các mô hình mô tả mối liên kết giữa bán kính của các chất lỏng có dòng chảy nhanh hơn với chiều cao của nước nhảy, như là một sự kết hợp giữa độ nhớt, quán tính và trọng lực.

Khi nước chảy dọc theo bề mặt, ma sát trở nên lớn hơn quán tính của chính nó, và làm chậm dòng chảy lại. Nếu sự thay đổi trong tốc độ đủ đột ngột - nước gặp mặt đáy và vận tốc ngay lập tức về 0, một sóng xung kích sẽ hình thành, giúp nước bật lên trong 1 quãng ngắn và dần dần nhảy.

Kích cỡ của bậc thang được cho là quyết định bởi lực kéo của thế năng cân bằng với lực đẩy của nước dưới chân của bậc thang.

Tuy nhiên cuộc tranh luận vẫn kéo dài nhiều năm rằng liệu trọng lực có thực sự đóng vai trò quyết định chiều cao của bước nhảy hay không. Và bài toán đặt ra bởi da Vinci vẫn chưa có hồi kết.

Hiện tượng nước nhảy khiến Leonardo da Vinci vô cùng thích thú nhưng không giải thích nổi, giờ đã có luận cứ khoa học để chứng minh - Ảnh 5.

Bão ở Đài Loan hiển thị rõ nét hiện tượng nước nhảy

Trong nghiên cứu mới đây, nhà nghiên cứu kiêm kỹ sư Rajesh Bhagat chỉ ra rằng các nhà khoa học tiền bối có vẻ đã hơi vội khi loại đi ảnh hưởng của sức căng bề mặt.

“Chúng tôi nhận thấy, trong cú nhảy, sức căng bề mặt và lực nhớt đã cân bằng động lượng có trong lớp chất lỏng đang rơi tự do, trong khi đó trọng lực đóng vai trò không đáng kể,” Bhagat và đồng nghiệp viết trong báo cáo.

Loại đi ảnh hưởng của trọng lực và tập trung vào sức căng bề mặt còn giúp chúng ta tìm ra các cách khác nhau để tạo ra nước nhảy, chẳng hạn như thêm vào các chất hoạt có hoạt tính bề mặt- surfactant, những chất được thêm vào nước để làm giảm sức căng bề mặt.

“Hiểu quá trình này là rất quan trọng và có thể giúp giảm rất nhiều việc sử dụng nước công nghiệp,” Bhagat nói. “Ứng dụng lý thuyết này, chúng ta có thể tìm ra các cách mới để làm sạch mọi thứ, từ xe hơi cho đến máy móc công nghiệp.”

Ngài Rayleigh có thích thú với khám phá này không? Khó có thể nói, khi công trình cuộc đời của ông bị đảo lộn 180 độ như vậy. Nhưng có lẽ da Vinci mới là người hài lòng khi biết thêm về bản chất tự nhiên của nước và cách mà tự nhiên đặt các dấu ấn mê hoặc của mình lên dòng chảy của nó.

Tham khảo: Sciencealert

Apple Card sẽ có thể mang về cho Apple 1 tỷ USD mỗi năm với nguy cơ tối thiểu

tinybook tinybook 3 tuần 5 ngày
Apple Card sẽ có thể mang về cho Apple 1 tỷ USD mỗi năm với nguy cơ tối thiểu
Apple nhiều khả năng ngồi không hưởng lợi, để đối tác Goldman Sachs gánh phần lớn nguy cơ có thể xảy ra.

Người đàn ông Trung Quốc dùng 1.500 chiếc iPhone giả để lừa Apple đổi cho hàng thật

tinybook tinybook 1 tháng 2 ngày
Người đàn ông Trung Quốc dùng 1.500 chiếc iPhone giả để lừa Apple đổi cho hàng thật
Một công dân Trung Quốc sống tại Mỹ đã lợi dụng chính sách bảo hành, sử dụng thủ đoạn "lấy giả đổi thật" để qua mặt Apple trong suốt 2 năm.

Giữa lúc Huawei gặp khó khăn, LG đăng tweet khoe tình bạn thắm thiết với Google

tinybook tinybook 1 tháng 2 ngày
Giữa lúc Huawei gặp khó khăn, LG đăng tweet khoe tình bạn thắm thiết với Google
Động thái của LG được đưa ra đúng lúc Google nghỉ chơi, chấm dứt hoạt động kinh doanh với Huawei theo lệnh cấm của chính phủ Mỹ.

Liên Minh Huyền Thoại sắp có phiên bản mobile, ra mắt vào năm 2020

tinybook tinybook 1 tháng 3 ngày
Liên Minh Huyền Thoại sắp có phiên bản mobile, ra mắt vào năm 2020
Tương tự như PUBG, tựa game MOBA nổi tiếng Liên Minh Huyền Thoại sẽ sớm có thêm phiên bản mobile cho người dùng Android và iOS.

Hàng triệu người dùng Instagram bị rò rỉ thông tin cá nhân, đa phần là người nổi tiếng

tinybook tinybook 1 tháng 4 ngày
Hàng triệu người dùng Instagram bị rò rỉ thông tin cá nhân, đa phần là người nổi tiếng
Hiện tại, Instagram đang xem xét vấn đề để tìm hiểu xem dữ liệu của 49 triệu người dùng đến từ đâu và tại sao chúng lại bị rò rỉ công khai.

Ngắm công trình chế tác “Siêu cá mập” khiến người xem không khỏi ngỡ ngàng vì độ khủng của nó

tinybook tinybook 2 tuần 5 ngày
Ngắm công trình chế tác “Siêu cá mập” khiến người xem không khỏi ngỡ ngàng vì độ khủng của nó
Chúng ta đều đã được xem các bộ phim về siêu cá mập (megalodon) trên phim ảnh và thấy loài cá mập này có kích thước siêu khủng. Nhưng khi được chế tác lại thành mô hình ngoài đời thực, chúng ta mới thấy hết kích thước khổng lồ của nó.

Giữa sa mạc Dubai, người ta sắp sửa hoàn thiện công viên năng lượng Mặt Trời khổng lồ có thể xô đổ mọi thứ kỷ lục

tinybook tinybook 3 tuần 1 ngày
Giữa sa mạc Dubai, người ta sắp sửa hoàn thiện công viên năng lượng Mặt Trời khổng lồ có thể xô đổ mọi thứ kỷ lục
Nằm sâu trong khu vực sa mạc Dubai, công viên năng lượng Mohammed Bin Rashid Al Maktoum (được đặt theo tên của Tiểu Vương Dubai, đồng thời là Phó Tổng Thống và Thủ tướng các Tiểu Vương Quốc Ả Rập Thống Nhất (UAE) đang dần được hình thành.

Candida auris, thứ nấm kháng thuốc bí ẩn đang đe dọa sự sống còn của toàn nhân loại

tinybook tinybook 3 tuần 1 ngày
Candida auris, thứ nấm kháng thuốc bí ẩn đang đe dọa sự sống còn của toàn nhân loại
Năm 1928, thời điểm ngài Alexander Flemming khám phá ra penicillin, cuộc sống thay đổi hoàn toàn. Thời đó, người ta đã có thể bỏ mạng chỉ vì một vết xước, nhưng kháng sinh đã cứu được sinh mạng hàng triệu người, việc nằm chờ chết trở thành một tuần điều trị bằng kháng sinh.Năm 2019, mọi chuyện chuyển biến theo chiều hướng xấu.

Các nhà khoa học tạo ra loại siêu gỗ mới, khỏe hơn cả nhôm, tự động làm mát mà không tốn điện

tinybook tinybook 3 tuần 2 ngày
Các nhà khoa học tạo ra loại siêu gỗ mới, khỏe hơn cả nhôm, tự động làm mát mà không tốn điện
Các thử nghiệm cho thấy, nếu sử dụng loại gỗ này để bao phủ các tòa nhà văn phòng, lượng điện dành cho làm mát có thể giảm từ 35% đến 50% so với thông thường.

Phát hiện ra con trăn khổng lồ Nam Mỹ có thể tự sinh nở mà không cần tiếp xúc với con đực

tinybook tinybook 3 tuần 2 ngày
Phát hiện ra con trăn khổng lồ Nam Mỹ có thể tự sinh nở mà không cần tiếp xúc với con đực
Những bí ẩn về khả năng sinh sản đơn tính của loài trăn anaconda có thể khiến cả thế giới ngỡ ngàng.

Các nhà nghiên cứu MIT lưu trữ được năng lượng Mặt Trời bằng vật liệu rắn, có được pin vĩnh cửu trên lý thuyết

tinybook tinybook 3 tuần 2 ngày
Các nhà nghiên cứu MIT lưu trữ được năng lượng Mặt Trời bằng vật liệu rắn, có được pin vĩnh cửu trên lý thuyết
Các nhà nghiên cứu tại Viện Công nghệ Massachusetts (MIT) đã phát triển một kỹ thuật mới để hấp thụ và giữ lại năng lượng trời và sử dụng chúng theo nhu cầu.

Mặt tốt của biến đổi khí hậu: thực vật đang phát triển nhanh đến bất ngờ?

tinybook tinybook 3 tuần 2 ngày
Mặt tốt của biến đổi khí hậu: thực vật đang phát triển nhanh đến bất ngờ?
Sự thay đổi này mặc dù mang lại lợi ích ngắn hạn nhưng lại có thể đe dọa toàn bộ hệ sinh thái sau này.

Giới thiên văn học lo lắng: dàn vệ tinh của SpaceX có thể làm hỏng cả bầu trời đêm

tinybook tinybook 3 tuần 3 ngày
Giới thiên văn học lo lắng: dàn vệ tinh của SpaceX có thể làm hỏng cả bầu trời đêm
Hôm vừa rồi, SpaceX phóng lên 60 vệ tinh đầu tiên trong tổng số hàng trăm vệ tinh dự kiến cần phải có.

Tại sao đến tận bây giờ các hãng Android vẫn không thể tạo ra cảm giác rung phản hồi tốt như Taptic Engine của Apple

tinybook tinybook 3 tuần 3 ngày
Tại sao đến tận bây giờ các hãng Android vẫn không thể tạo ra cảm giác rung phản hồi tốt như Taptic Engine của Apple
Dù cùng sử dụng công nghệ rung phản hồi giống nhau, nhưng mức độ chú tâm của Apple vào Taptic Engine, cả về phần cứng và phần mềm khiến thế giới Android không thể theo kịp họ.

10 sáng chế đỉnh cao đang góp phần “cứu rỗi” đại dương, cái số 3 được tạo ra bởi một cô bé mới học lớp 6!

tinybook tinybook 3 tuần 5 ngày
10 sáng chế đỉnh cao đang góp phần “cứu rỗi” đại dương, cái số 3 được tạo ra bởi một cô bé mới học lớp 6!
Những sáng chế cực kì ấn tượng này sẽ giúp chúng ta dọn sạch rác thải đang lênh đênh trên biển và cân bằng lại hệ sinh thái biển.

Reno và cú chuyển mình bất ngờ của OPPO

tinybook tinybook 3 tuần 5 ngày
Reno và cú chuyển mình bất ngờ của OPPO
Liên tiếp đứng trong top 5 thế giới trong nhiều năm, OPPO có quyền được tự mãn với những gì mình đã làm được. Nhưng trái ngược với suy nghĩ của rất nhiều người, thế lực di động toàn cầu này vừa thực hiện một cú lột xác vô cùng ấn tượng trong năm nay, đặc biệt là với dòng smartphone Reno.

Tự mình thoát cảnh tuyệt chủng, loài chim tiến hóa lần nữa để xuất hiện lại sau 136.000 năm

tinybook tinybook 3 tuần 5 ngày
Tự mình thoát cảnh tuyệt chủng, loài chim tiến hóa lần nữa để xuất hiện lại sau 136.000 năm
Theo các nhà khoa học, chúng đã tự lặp lại quá trình tiến hóa và xuất hiện một lần nữa trên Trái đất.

10 bức ảnh lột trần loạt sự thật nho nhỏ về cuộc sống nhưng đủ khiến bạn giật mình

tinybook tinybook 3 tuần 5 ngày
10 bức ảnh lột trần loạt sự thật nho nhỏ về cuộc sống nhưng đủ khiến bạn giật mình
Tượng đá trên Đảo Phục Sinh có cả thân mình, còn hồng hạc thì vốn không có màu hồng! Dưới đây là loạt sự thật làm bạn hoang mang cực độ.

Gián Đức là loại gián gì mà ghê gớm vậy?

tinybook tinybook 3 tuần 5 ngày
Gián Đức là loại gián gì mà ghê gớm vậy?
Gián Đức là vấn đề làm nhức nhối các tòa nhà cao tầng thời gian gần đây. Bạn cũng đừng quá phiền lòng, những con vật chết tiệt này đã làm phiền khủng long từ hàng triệu năm trước cơ, nên bạn đang đối đầu với một thế lực của tự nhiên chứ chẳng đùa.

Xuất hiện bằng chứng đầu tiên cho thấy sự tồn tại của gấu trúc trắng

tinybook tinybook 3 tuần 6 ngày
Xuất hiện bằng chứng đầu tiên cho thấy sự tồn tại của gấu trúc trắng
Bộ lông trắng toát nổi bật giữa rừng tre, thoạt nhìn tưởng như có gấu Bắc Cực đi lạc.

Nghe chuyên gia giải thích về việc "Đất hiếm không hề hiếm như cái tên"

tinybook tinybook 4 tuần 11 giờ
Nghe chuyên gia giải thích về việc "Đất hiếm không hề hiếm như cái tên"
Nguyên tố đất hiếm còn được gọi là “vitamin của hóa học”, khi mà một lượng nhỏ thứ “chất bổ” này sẽ tạo ra những hiệu ứng mạnh mẽ trong đồ điện tử. Trung Quốc đang là nước dẫn đầu ngành sản xuất đất hiếm với 80% sản lượng toàn cầu.

Phát hiện xác 9 con cá voi xám trôi dạt vào vùng biển California

tinybook tinybook 4 tuần 1 ngày
Phát hiện xác 9 con cá voi xám trôi dạt vào vùng biển California
Trong chưa đầy hai tháng, xác của chín con cá voi xám đã được tìm thấy tại Vịnh San Francisco. Đây là một chuỗi các trường hợp tử vong hết sức bất thường..

Đây là lời giải cho nghịch lý nổi tiếng của Zeno, về anh hùng Achilles chạy đua với con rùa

tinybook tinybook 1 tháng 2 giờ
Đây là lời giải cho nghịch lý nổi tiếng của Zeno, về anh hùng Achilles chạy đua với con rùa
Theo lẽ thường, Achilles sẽ dùng tốc độ siêu việt của mình để chạy vượt mặt con rùa, nhưng triết học lại bảo mọi chuyện không đơn giản vậy. Truyện ngụ ngôn rùa và thỏ cũng lấy cảm hứng từ đây đó nhỉ?

Video hiếm có quay lại cuộc chiến giữa hệ miễn dịch con người và vi khuẩn

tinybook tinybook 1 tháng 6 giờ
Video hiếm có quay lại cuộc chiến giữa hệ miễn dịch con người và vi khuẩn
Lần đầu tiên các nhà khoa học quay lại được video cấp độ hiển vi trực tiếp hệ thống miễn dịch của con người đang “chiến đấu” với những vi khuẩn ngoại xâm.

Nhà điều hành Facebook chỉ cần 1 câu hỏi phỏng vấn để ngay lập tức khai thác hết phẩm chất của ứng cử viên

tinybook tinybook 1 tháng 7 giờ
Nhà điều hành Facebook chỉ cần 1 câu hỏi phỏng vấn để ngay lập tức khai thác hết phẩm chất của ứng cử viên
Trong những năm qua, Zhuo đã trở thành bậc thầy trong việc phỏng vấn. Cô nghiêm túc đề cao sự quan trọng của việc tuyển dụng, quyết định văn hóa và sự phát triển của cả đội ngũ.

Sáng ngày mai, một cặp thiên thạch "có thể gây nguy hại" sẽ bay lướt qua Trái Đất ở khoảng cách gần chưa từng có

tinybook tinybook 1 tháng 1 ngày
Sáng ngày mai, một cặp thiên thạch "có thể gây nguy hại" sẽ bay lướt qua Trái Đất ở khoảng cách gần chưa từng có
Bạn đừng vội lo lắng, đây chưa phải tận thế đâu.

SpaceX của Elon Musk phóng thành công 60 vệ tinh đầu tiên của Starlink, dự án cung cấp Internet tốc độ cao cho toàn thế giới

tinybook tinybook 1 tháng 2 ngày
SpaceX của Elon Musk phóng thành công 60 vệ tinh đầu tiên của Starlink, dự án cung cấp Internet tốc độ cao cho toàn thế giới
Giờ là thời gian chờ đợi, xem liệu 60 vệ tinh trên quỹ đạo có hoạt động trơn tru không.

Dùng thường xuyên nhưng có thể bạn chưa biết hết các tính năng hữu ích của ứng dụng ngân hàng

tinybook tinybook 1 tháng 3 ngày
Dùng thường xuyên nhưng có thể bạn chưa biết hết các tính năng hữu ích của ứng dụng ngân hàng
Bên cạnh các tính năng quen thuộc như chuyển tiền, gửi tiết kiệm, nạp tiền điện thoại … thì giờ đây, ứng dụng di động của các ngân hàng còn được tích hợp đa dạng các tiện ích như thanh toán QR Pay, đặt vé máy bay, vé tàu xe, mua vé xem phim, mua sắm trực tuyến…

Thổn thức với video mới của NASA, khẳng định về sứ mệnh tiền đồn Mặt Trăng vào năm 2024

tinybook tinybook 1 tháng 4 ngày
Thổn thức với video mới của NASA, khẳng định về sứ mệnh tiền đồn Mặt Trăng vào năm 2024
Đây là cách nhân loại vươn ra từng ngóc ngách của Hệ Mặt Trời, và chạm tới Vũ trụ vô tận.

Huawei tuyên bố sẵn sàng ký cam kết không hoạt động gián điệp với Mỹ

tinybook tinybook 2 tuần 5 ngày
Huawei tuyên bố sẵn sàng ký cam kết không hoạt động gián điệp với Mỹ
Thậm chí, ngoài Mỹ, Huawei cũng cho biết họ sẽ ký thỏa thuận tương tự với bất kỳ chính phủ nào yêu cầu.
tinybook Công Nghệ Thông Tin








Chat