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

Bangkok lần đầu tiên sử dụng drone phun nước vào không khí để giảm bụi độc hại PM2.5

tinybook tinybook 3 tuần 1 ngày
Bangkok lần đầu tiên sử dụng drone phun nước vào không khí để giảm bụi độc hại PM2.5
Thống đốc thủ đô Bangkok, Thái Lan mới đây đã khởi động chiến dịch sử dụng drone để phun nước vào không khí nhằm giảm tình trạng khói bụi đang che phủ khắp thủ đô của Thái Lan.

Fan Liên Quân Mobile “phát sốt” với trend mới, Cris Devil Gamer, bé Chanh,Msuong cũng không đứng ngoài cuộc

tinybook tinybook 3 tuần 1 ngày
Fan Liên Quân Mobile “phát sốt” với trend mới, Cris Devil Gamer, bé Chanh,Msuong cũng không đứng ngoài cuộc
Tưởng chừng chủ đề gần đây không gì hot hơn Tết, nhưng với cộng đồng gamer rồi cả các streamer Liên Quân Mobile thì trend đang đứng top bảng chính là…đập bim bim!

Chiếc máy xúc chạy hoàn toàn bằng điện này có cục pin nặng 3,4 tấn, hoạt động 7 tiếng mỗi lần sạc

tinybook tinybook 3 tuần 1 ngày
Chiếc máy xúc chạy hoàn toàn bằng điện này có cục pin nặng 3,4 tấn, hoạt động 7 tiếng mỗi lần sạc
Các phương tiện chạy điện đang ngày càng trở nên đa dạng.

Lì xì Online lan tỏa mạnh mẽ tới nhiều triệu người dùng Việt Nam

tinybook tinybook 3 tuần 2 ngày
Lì xì Online lan tỏa mạnh mẽ tới nhiều triệu người dùng Việt Nam
Ông Nguyễn Bá Diệp – Phó chủ tịch Ví điện tử MoMo khẳng định chắc chắn lì xì online sẽ trở nên phổ biến bởi tiện lợi, an toàn mà vẫn mang đậm tính đặc trưng của Tết cổ truyền.

Phát hiện hóa thạch côn trùng cổ đại bị nhốt bên trong một viên đá mắt mèo

tinybook tinybook 3 tuần 2 ngày
Phát hiện hóa thạch côn trùng cổ đại bị nhốt bên trong một viên đá mắt mèo
Khá bất ngờ khi hóa thạch của một loài côn trùng cổ đại lại được bảo quan bên trong một viên đá opal hay còn gọi là đá mắt mèo vô cùng quý hiếm.

Dùng khoan nước nóng, các nhà khoa học khoan được hố sâu kỷ lục tại Nam Cực: tận 2.152 mét!

tinybook tinybook 3 tuần 2 ngày
Dùng khoan nước nóng, các nhà khoa học khoan được hố sâu kỷ lục tại Nam Cực: tận 2.152 mét!
Không giống như khoan bê tông hay khoan nền đất, khoan băng cần một hệ thống khoan đặc biệt.

Phát hiện siêu khuẩn kháng thuốc tại một trong những nơi nguyên sơ cuối cùng trên Trái đất: chuyện gì đang xảy ra thế?

tinybook tinybook 3 tuần 2 ngày
Phát hiện siêu khuẩn kháng thuốc tại một trong những nơi nguyên sơ cuối cùng trên Trái đất: chuyện gì đang xảy ra thế?
Người ta tìm thấy dấu hiệu của khuẩn kháng thuốc tại những nơi cách rất xa so với xã hội con người. Và tất nhiên, đây là tin chẳng vui chút nào.

Loại khăn giấy xì mũi này có gì đặc biệt mà người bị cúm sẵn sàng bỏ 1,9 triệu ra để mua 1 tờ?

tinybook tinybook 3 tuần 2 ngày
Loại khăn giấy xì mũi này có gì đặc biệt mà người bị cúm sẵn sàng bỏ 1,9 triệu ra để mua 1 tờ?
Liệu bạn có dám bỏ ra 80 USD chỉ để dùng một tờ khăn giấy xì mũi chứa đầy virus của người bị mắc bệnh cảm cúm?

3 Nghi thức thần thánh đón Tết đậm đà chỉ game thủ mới hiểu

tinybook tinybook 3 tuần 2 ngày
3 Nghi thức thần thánh đón Tết đậm đà chỉ game thủ mới hiểu
Tất cả thế giới ra đây mà xem, chỉ vài thao tác đơn giản như đang giỡn là cái Tết đậm đà đã về với bao bản đồ và hàng triệu gamer khắp mọi miền quê.

Tesla nên dè chừng: Porsche Taycan sạc 4 phút đi được 100 km, chủ xe được sạc miễn phí trong 3 năm

tinybook tinybook 3 tuần 2 ngày
Tesla nên dè chừng: Porsche Taycan sạc 4 phút đi được 100 km, chủ xe được sạc miễn phí trong 3 năm
Dự kiến cuối năm nay, chúng ta sẽ được tận mắt chiêm ngưỡng chiếc xe điện Porsche Taycan.

Start-up Nga tính biến bầu trời đêm trở thành biển quảng cáo khổng lồ cho các nhãn hàng

tinybook tinybook 3 tuần 3 ngày
Start-up Nga tính biến bầu trời đêm trở thành biển quảng cáo khổng lồ cho các nhãn hàng
Thử tưởng tượng xem một ngày nào đó bạn nhìn lên Mặt Trăng vào một đêm mùa hè và thấy một bầu trời đầy sao cùng một tấm biển quảng cáo khổng lồ. Đó là hình dung của một start-up Nga trong tương lai không xa.

Nghe về kim tự tháp nhiều rồi, đã có ai được vào hẳn bên trong chưa? Đó thực sự là một trải nghiệm... đáng quên

tinybook tinybook 3 tuần 3 ngày
Nghe về kim tự tháp nhiều rồi, đã có ai được vào hẳn bên trong chưa? Đó thực sự là một trải nghiệm... đáng quên
Nghe về kim tự tháp nhiều rồi, đã có ai được vào hẳn bên trong chưa? Đó thực sự là một trải nghiệm... đáng quên

Khoa học tìm ra cách biến sóng Wi-Fi thành dòng điện, điện thoại tương lai sẽ không cần pin!

tinybook tinybook 3 tuần 3 ngày
Khoa học tìm ra cách biến sóng Wi-Fi thành dòng điện, điện thoại tương lai sẽ không cần pin!
Tưởng tượng đến lúc bạn chỉ cần kết nối Wi-Fi, điện thoại của bạn đã được sạc. Cuộc đời sẽ tuyệt vời và tiện lợi tới mức nào!

Cụ Arthur Ashkin, người giành giải Nobel cao tuổi nhất thế giới đang phát triển công nghệ năng lượng "rẻ như đất" và cực sạch

tinybook tinybook 3 tuần 3 ngày
Cụ Arthur Ashkin, người giành giải Nobel cao tuổi nhất thế giới đang phát triển công nghệ năng lượng "rẻ như đất" và cực sạch
Nhà vật lý học già vẫn chưa muốn ngưng cống hiến.

Elon Musk hãy dè chừng, bức tâm thư gửi đi lúc 1 giờ 20 phút sáng của ông có thể chính là ngày tàn của Tesla

tinybook tinybook 3 tuần 4 ngày
Elon Musk hãy dè chừng, bức tâm thư gửi đi lúc 1 giờ 20 phút sáng của ông có thể chính là ngày tàn của Tesla
Nhà tâm lý học có tiếng bày tỏ lo lắng với tương lai của Tesla.

Sử dụng Heli và bằng một thử nghiệm tuyệt đẹp, các nhà khoa học tiến gần hơn tới trạng thái vật chất siêu rắn

tinybook tinybook 3 tuần 5 ngày
Sử dụng Heli và bằng một thử nghiệm tuyệt đẹp, các nhà khoa học tiến gần hơn tới trạng thái vật chất siêu rắn
“Siêu rắn” – super solid, một trạng thái vật chất có cấu trúc tinh thể của một chất rắn nhưng lại có thể chảy được như chất lỏng

Australia và Austria: Có điều gì liên quan đằng sau hai cái tên gần giống nhau?

tinybook tinybook 3 tuần 5 ngày
Australia và Austria: Có điều gì liên quan đằng sau hai cái tên gần giống nhau?
Áo và Úc trong tiếng Việt thì không sao, nhưng tiếng Anh thì lại rất dễ nhầm lẫn. Vậy có gì liên quan giữa 2 quốc gia này không, khi chúng cách nhau cả chục ngàn cây số.

Biết trước về iPhone và iOS đến hàng năm, vì sao Nokia vẫn sụp đổ? Apple liệu có nối gót Nokia?

tinybook tinybook 3 tuần 6 ngày
Biết trước về iPhone và iOS đến hàng năm, vì sao Nokia vẫn sụp đổ? Apple liệu có nối gót Nokia?
Cho dù biết trước về mối nguy hiểm của iPhone và iOS nhưng tại sao Nokia vẫn chậm chạp đối phó để rồi cuối cùng sụp đổ chỉ sau một thời gian ngắn? Và liệu Apple có đi theo vết xe đổ này?

Nước hoa không chỉ giúp tăng thêm nét quyến rũ, lịch lãm mà còn có thể tăng hiệu suất công việc

tinybook tinybook 3 tuần 6 ngày
Nước hoa không chỉ giúp tăng thêm nét quyến rũ, lịch lãm mà còn có thể tăng hiệu suất công việc
Công ty chuyên xây dựng mô hình làm việc chung Spaces mới đây đã hợp tác với thương hiệu phong cách sống Marie-Stella-Maris tạo ra “Spirit de Travail”, một loại nước hoa có thể khả năng tăng hiệu suất công việc.

Các nhà khoa học chế tạo thành công nhiên liệu lỏng có thể lưu trữ năng lượng Mặt Trời trong vòng 18 năm

tinybook tinybook 3 tuần 6 ngày
Các nhà khoa học chế tạo thành công nhiên liệu lỏng có thể lưu trữ năng lượng Mặt Trời trong vòng 18 năm
Nhiên liệu nhiệt Mặt Trời hứa hẹn sẽ trở thành một loại nhiên liệu mới của tương lai.

Nghiên cứu gây tranh cãi: viên đá cổ nhất Trái Đất đã được lấy về từ Mặt Trăng

tinybook tinybook 3 tuần 6 ngày
Nghiên cứu gây tranh cãi: viên đá cổ nhất Trái Đất đã được lấy về từ Mặt Trăng
Khi hoàn thành báo cáo nghiên cứu, các nhà khoa học biết mình sẽ bị nhiều người trong ngành phản đối.

Bệnh nhân với con mắt siêu hiếm trông như bánh pizza 8 miếng: Minh chứng cho thấy y học đã từng đáng sợ như thế nào

tinybook tinybook 4 tuần 17 giờ
Bệnh nhân với con mắt siêu hiếm trông như bánh pizza 8 miếng: Minh chứng cho thấy y học đã từng đáng sợ như thế nào
Đó là một thủ thuật xưa trong phẫu thuật giác mạc, có thể biến mắt bệnh nhân trông như một viên hồng ngọc nhưng đổi lại là những rủi ro kỳ lạ.

[Video time-lapse] Theo dõi trọn vẹn quy trình sản xuất một chiếc xe điện Tesla Model 3 trong công xưởng như thế nào?

tinybook tinybook 4 tuần 22 giờ
[Video time-lapse] Theo dõi trọn vẹn quy trình sản xuất một chiếc xe điện Tesla Model 3 trong công xưởng như thế nào?
Thông qua đoạn video time-lapse thú vị trong bài viết này, bạn sẽ có cơ hội biết được quy trình tạo ra những chiếc xe điện Tesla Model 3 vô cùng kỳ công.

Trung Quốc bắt đầu cuộc “xuân vận”: Ước tính có 3 tỷ chuyến đi trong vòng 40 ngày tới để về nhà ăn Tết

tinybook tinybook 4 tuần 23 giờ
Trung Quốc bắt đầu cuộc “xuân vận”: Ước tính có 3 tỷ chuyến đi trong vòng 40 ngày tới để về nhà ăn Tết
Lại một mùa xuân vận nữa đến với người dân Trung Quốc và năm nay ước tính sẽ có tới 3 tỷ lượt di chuyển về quê ăn Tết chỉ trong vòng 40 ngày.

Nghiên cứu mới cho thấy bộ não hoạt động mạnh nhất khi chúng ta không làm gì cả, lý giải vì sao những sáng kiến thường xuất hiện trong nhà vệ sinh

tinybook tinybook 4 tuần 1 ngày
Nghiên cứu mới cho thấy bộ não hoạt động mạnh nhất khi chúng ta không làm gì cả, lý giải vì sao những sáng kiến thường xuất hiện trong nhà vệ sinh
Khi không làm gì cả không có nghĩa là bộ não của bạn không có ích.

Nếu bạn thắc mắc cây hiện ra trong mắt chim như thế nào, thì mời bạn xem ảnh

tinybook tinybook 4 tuần 1 ngày
Nếu bạn thắc mắc cây hiện ra trong mắt chim như thế nào, thì mời bạn xem ảnh
"Em trong mắt tôi".

Nghiên cứu mới: thành phần tạo nên sự sống trên Trái Đất tới từ hành tinh khác

tinybook tinybook 4 tuần 1 ngày
Nghiên cứu mới: thành phần tạo nên sự sống trên Trái Đất tới từ hành tinh khác
Không phải sự sống tới từ hành tinh khác, chỉ là các thành phần cấu tạo nên nó thôi nhé!

[Góc mãn nhãn] Ngắm vẻ đẹp đầy kỳ ảo của những con sóng biển khi nhìn từ dưới lòng đại dương

tinybook tinybook 4 tuần 2 ngày
[Góc mãn nhãn] Ngắm vẻ đẹp đầy kỳ ảo của những con sóng biển khi nhìn từ dưới lòng đại dương
Khi nhìn những con sóng cuộn trào với góc nhìn từ dưới lòng biển, chúng ta mới thấy hết được vẻ đẹp thực sự của đại dương ấn tượng đến như thế nào.

Hệ thống laser 100 gigawatt có khả năng "đốt cháy cả một thành phố" sẽ là nguồn năng lượng đưa ta du hành sang hệ sao khác

tinybook tinybook 1 tháng 1 giờ
Hệ thống laser 100 gigawatt có khả năng "đốt cháy cả một thành phố" sẽ là nguồn năng lượng đưa ta du hành sang hệ sao khác
Sức mạnh khủng khiếp của hệ thống laser 100 gigawatt sẽ biến Trái Đất thành một ngọn hải đăng, thắp sáng cả một góc Ngân hà.

Ngày xưa tôi cứ nghĩ 8K là thừa thãi, nhưng giờ mới biết hoá ra TV nhà mình chưa đủ to

tinybook tinybook 1 tháng 2 giờ
Ngày xưa tôi cứ nghĩ 8K là thừa thãi, nhưng giờ mới biết hoá ra TV nhà mình chưa đủ to
Bất cứ ai đang sở hữu TV 4K cũng nghĩ rằng 8K là "mơ ước", rằng nội dung chưa có thì sao mà xem, rằng 8K chẳng khác gì với 4K qua đôi mắt người. Nhưng đó là khi bạn chưa nhìn thấy một chiếc TV 8K đủ lớn thực sự ngoài đời.
tinybook Công Nghệ Thông Tin








Chat