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

Elon Musk ra mắt đường hầm đầu tiên của Công ty Nhàm chán, đích thân ông ngồi xe Tesla đi thử

tinybook tinybook 11 giờ 14 phút
Elon Musk ra mắt đường hầm đầu tiên của Công ty Nhàm chán, đích thân ông ngồi xe Tesla đi thử
Đường hầm đã xây xong, nhưng còn lâu nó mới hoàn thiện. Bề mặt hầm vẫn còn dấu hiệu của việc thi công, chưa được chỉnh sửa lại cho đẹp đẽ.

Nhìn những khuôn mặt này có giống người thật không? Ảo đấy, toàn AI tạo ra cả

tinybook tinybook 14 giờ 11 phút
Nhìn những khuôn mặt này có giống người thật không? Ảo đấy, toàn AI tạo ra cả
Với độ chính xác tuyệt vời, AI đang làm chúng ta lo ngại về tính xác thực của nội dung trong tương lai.

Trung Quốc tìm thấy địa điểm thích hợp cho kế hoạch xây dựng sân bay đầu tiên tại Nam Cực

tinybook tinybook 17 giờ 21 phút
Trung Quốc tìm thấy địa điểm thích hợp cho kế hoạch xây dựng sân bay đầu tiên tại Nam Cực
Quốc gia đông dân nhất thế giới đang tính đến việc xây dựng riêng một sân bay tại Nam Cực nhằm phục vụ sứ mệnh thám hiểm và kiểm soát không phận tại lục địa Nam Cực, nơi chứa một lượng lớn tài nguyên quý giá.

Chuyện lạ: Vị tỷ phú giàu đến nỗi khi rời đi, cả bang gặp khó khăn tài chính vì mất khoản thuế thu nhập cá nhân vài trăm triệu USD

tinybook tinybook 2 ngày 4 giờ
Chuyện lạ: Vị tỷ phú giàu đến nỗi khi rời đi, cả bang gặp khó khăn tài chính vì mất khoản thuế thu nhập cá nhân vài trăm triệu USD
Ngân sách duy trì hoạt động toàn bang lung lay chỉ do một cá nhân chuyển nhà.

Xem đặc nhiệm Spetsnaz tập đánh chiếm tàu hàng và giàn khoan, giải cứu 150 con tin như trong game Call of Duty

tinybook tinybook 2 ngày 5 giờ
Xem đặc nhiệm Spetsnaz tập đánh chiếm tàu hàng và giàn khoan, giải cứu 150 con tin như trong game Call of Duty
Những người lính Spetsnaz đã xông lên tàu bằng đường không (nhảy dù) và đường biển rồi sử dụng chiến thuật và các trang thiết bị đặc chủng để "dọn sạch" các boong và sảnh trên tàu chỉ trong chớp mắt.

Khám phá kiến trúc Foveros mới của Intel: Kết hợp cả nhân Atom và nhân Core trong một chip

tinybook tinybook 2 ngày 6 giờ
Khám phá kiến trúc Foveros mới của Intel: Kết hợp cả nhân Atom và nhân Core trong một chip
Với các đột phá về thời lượng pin trong khi vẫn đảm bảo hiệu năng, đây được xem là câu trả lời thích đáng mà Intel dành cho Qualcomm.

Công nghệ sạc mới cho phép ô tô điện sạc nhanh như đổ xăng: 3 phút đi được 100km, đầy bình pin chỉ trong 15 phút

tinybook tinybook 2 ngày 14 giờ
Công nghệ sạc mới cho phép ô tô điện sạc nhanh như đổ xăng: 3 phút đi được 100km, đầy bình pin chỉ trong 15 phút
Đây là nỗ lực từ nhóm nghiên cứu do các hãng xe hàng đầu hậu thuẫn. Thế nhưng vẫn còn những khó khăn khiến ta chưa thể tận dụng được công nghệ mới.

Startup Israel tuyên bố làm được bò bít tết nhân tạo, chi phí 50 USD/miếng, vị y như bò thật

tinybook tinybook 2 ngày 15 giờ
Startup Israel tuyên bố làm được bò bít tết nhân tạo, chi phí 50 USD/miếng, vị y như bò thật
Nó có tiềm năng làm lung lay ngành công nghiệp thịt trị giá 200 tỷ USD.

Đây là những công nghệ sẽ mang lại những tác động lớn trong 5 năm tới, theo IBM

tinybook tinybook 2 ngày 17 giờ
Đây là những công nghệ sẽ mang lại những tác động lớn trong 5 năm tới, theo IBM
IBM Research đưa ra danh sách "5 in 5" mỗi năm một lần, trong đó liệt kê những công nghệ có triển vọng tái định hình xã hội của chúng ta trong 5 năm tiếp theo.

Chuyến bay ngắn nhất thế giới: 2,7 km, 53 giây là xong, mang hành lý lên chưa lau mồ hôi xong đã phải mang xuống

tinybook tinybook 3 ngày 4 giờ
Chuyến bay ngắn nhất thế giới: 2,7 km, 53 giây là xong, mang hành lý lên chưa lau mồ hôi xong đã phải mang xuống
Nối liền Westray và Papa Westray là một chuyến bay dài nhất cũng chỉ 2 phút, ngắn nhất là chỉ 53 giây.

Tại sao có người ăn rau mùi lại thấy vị xà phòng?

tinybook tinybook 3 ngày 4 giờ
Tại sao có người ăn rau mùi lại thấy vị xà phòng?
Có những người không thưởng thức được bánh đúc nóng chấm phá vài cọng rau mùi bên trên.

Gần một nửa nhà máy điện than trên thế giới đang lỗ nặng mỗi năm vì lý do bất ngờ này

tinybook tinybook 3 ngày 12 giờ
Gần một nửa nhà máy điện than trên thế giới đang lỗ nặng mỗi năm vì lý do bất ngờ này
Các nhà khoa học tin rằng, thế giới có thể tiết kiệm hàng tỷ đô la nếu chúng ta thay thế được các nhà máy điện than bằng điện tái tạo với nguồn cung dồi dào và công suất ổn định hơn.

Hiệp sỹ người Đức này đã sống suốt 50 năm chiến tranh với một cánh tay cơ khí

tinybook tinybook 3 ngày 15 giờ
Hiệp sỹ người Đức này đã sống suốt 50 năm chiến tranh với một cánh tay cơ khí
Götz von Berlichingen - một hiệp sĩ điên rồ người Đức - đã sống sót suốt 5 thập kỷ chiến tranh, chiến đấu với kẻ thù bằng một cánh tay sắt cơ khí và phát minh ra cụm từ “hôn vào mông tao ấy!”

Kỳ lân Siberia - loài tê giác nặng tới 3,5 tấn tuyệt chủng do biến đổi khí hậu, không phải do con người

tinybook tinybook 4 ngày 4 giờ
Kỳ lân Siberia - loài tê giác nặng tới 3,5 tấn tuyệt chủng do biến đổi khí hậu, không phải do con người
Đã từ lâu, giới khoa học tranh cãi xem thứ gì đã ép loài Kỳ lân Siberia tới mức tuyệt chủng, là con người hay do khí hậu.

Đi tìm những tàn tích của "dự án Manhattan" trong Thế chiến thứ nhất

tinybook tinybook 4 ngày 4 giờ
Đi tìm những tàn tích của "dự án Manhattan" trong Thế chiến thứ nhất
Thay vì phát triển bom nguyên tử, họ đã nghiên cứu vũ khí hóa học.

8 cải tiến mới cho smartphone năm 2019 nhờ Snapdragon 855

tinybook tinybook 4 ngày 5 giờ
8 cải tiến mới cho smartphone năm 2019 nhờ Snapdragon 855
Với những nâng cấp mới về cấu hình và tính năng, Snapdragon 855 không chỉ mang lại cho bạn một smartphone mạnh hơn mà còn nhiều trải nghiệm tuyệt vời hơn.

[Viestub] Khoai tây chiên đóng hộp được sản xuất như thế nào?

tinybook tinybook 4 ngày 5 giờ
[Viestub] Khoai tây chiên đóng hộp được sản xuất như thế nào?
Tổng cộng phải tốn 20 phút để tạo ra các hộp khoai tây chiên, thế nhưng để chén sạch khoai trong hộp thì cần ít thời gian hơn nhiều.

Ấn tượng với bộ sưu tập quần áo hàng ngày phối trộn trang phục truyền thống samurai, haori và hakama của Nhật Bản

tinybook tinybook 4 ngày 10 giờ
Ấn tượng với bộ sưu tập quần áo hàng ngày phối trộn trang phục truyền thống samurai, haori và hakama của Nhật Bản
Bộ sưu tập áo khoác, áo sơ mi và quần đặc biệt này sẽ mang đến một diện mạo hoàn toàn mới cho trang phục truyền thống của người Nhật, không chỉ tiện lợi, khỏe khoắn mà còn mang đậm tinh thần samurai.

Tưởng chừng chỉ là ảo ảnh thông thường nhưng đây lại là giải pháp ngăn chim lạc vào sân bay vô cùng hiệu quả

tinybook tinybook 4 ngày 11 giờ
Tưởng chừng chỉ là ảo ảnh thông thường nhưng đây lại là giải pháp ngăn chim lạc vào sân bay vô cùng hiệu quả
Chim và máy bay luôn là hai vật thể không đội trời chung. Bởi vậy mà người ta luôn tìm cách xua đuổi chúng khỏi phi trường. Rất may các nhà khoa học Pháp đã tình cờ tìm ra được giải pháp cho vấn đề này thông qua một dạng ảo ảnh.

Điểm danh 5 mẫu máy bay quân sự trông xấu tệ nhưng hiệu quả cực cao

tinybook tinybook 4 ngày 16 giờ
Điểm danh 5 mẫu máy bay quân sự trông xấu tệ nhưng hiệu quả cực cao
Không phải chiếc máy bay hiệu quả cao nào cũng bóng bẩy và đẹp mắt, như F-117 Nighthawk hoặc F-22 Raptor. Ngay cả những máy bay hạng nặng như C-17 Globemaster hay KC-135 trông vẫn rất tuyệt vời khi chúng bay vút lên bầu trời.

Các nhà tạo ra tấm pin Mặt Trời mới vừa trong suốt, lại vừa tự tạo được cả photon ánh sáng cho mình

tinybook tinybook 4 ngày 16 giờ
Các nhà tạo ra tấm pin Mặt Trời mới vừa trong suốt, lại vừa tự tạo được cả photon ánh sáng cho mình
Nghiên cứu vẫn còn mới nhưng hãy tự tin là một khi các nhà khoa học chứng minh được nó khả thi, họ sẽ làm mọi cách để khiến nó hiệu quả gấp vài lần hiện tại.

Stator: Mẫu xe điện hai bánh tự cân bằng, lốp to như lốp xe hơi, chỉ có một tay lái, tốc độ tối đa 40km/h

tinybook tinybook 4 ngày 17 giờ
Stator: Mẫu xe điện hai bánh tự cân bằng, lốp to như lốp xe hơi, chỉ có một tay lái, tốc độ tối đa 40km/h
Stator là một chiếc xe điện hai bánh tự cân bằng, dễ sử dụng và quan trọng trông rất ngầu với cặp bánh to như lốp xe hơi.

Tổng hợp những thiết kế hài hước mà chính những người tạo ra chúng cũng chẳng thể hiểu nổi là cái gì

tinybook tinybook 5 ngày 4 giờ
Tổng hợp những thiết kế hài hước mà chính những người tạo ra chúng cũng chẳng thể hiểu nổi là cái gì
Đôi khi ý tưởng thiết kế không thể biến thành hiện thực theo đúng cách người sáng tạo mong muốn và kết quả thì chẳng thể nào tệ hơn.

Các nhà khoa học phát hiện ra tiềm năng tạo nên pin Lithium mật độ siêu cao từ graphene

tinybook tinybook 5 ngày 5 giờ
Các nhà khoa học phát hiện ra tiềm năng tạo nên pin Lithium mật độ siêu cao từ graphene
Mật độ lưu trữ Lithium trong dải graphene còn cao hơn cả mật độ Lithium cao nhất hiện nay dưới dạng Carbua ở điều kiện thường - một phát hiện vượt quá cả kỳ vọng của các nhà nghiên cứu.

Không chỉ con người mà cả loài lợn rừng cũng sợ “xanh mặt” khi đi trên cầu kính ở Trung Quốc

tinybook tinybook 5 ngày 6 giờ
Không chỉ con người mà cả loài lợn rừng cũng sợ “xanh mặt” khi đi trên cầu kính ở Trung Quốc
Đứng trên cầu kính treo leo và bên dưới là vực sâu thì đến con người còn sợ huống chi những con vật không hiểu cây cầu này là gì.

Nghiên cứu khoa học mới cho thấy đi học muộn hơn giúp tăng cường sức khỏe và đạt điểm số cao

tinybook tinybook 5 ngày 10 giờ
Nghiên cứu khoa học mới cho thấy đi học muộn hơn giúp tăng cường sức khỏe và đạt điểm số cao
Lùi giờ vào học 1 tiếng đồng hồ có thể đem lại lợi ích đáng kể cho học sinh.

Chi tiêu thông minh mùa cuối năm

tinybook tinybook 5 ngày 16 giờ
Chi tiêu thông minh mùa cuối năm
Có trong tay một khoản rủng rỉnh từ tiền thưởng cuối năm, nhu cầu mua sắm của nhiều người lại tăng cao. Nhưng đừng vì thế mà “vung tay quá trán” bạn nhé, bởi bên cạnh những món đồ “cộp mác” mùa lễ hội như bánh kẹo, quần áo, trang sức… thì vẫn còn đó rất nhiều thứ mà một khi đã “xuống tiền” bạn sẽ không bao giờ phải hối tiếc.

Windows 10 vẫn gửi dữ liệu Activity History của người dùng về Microsoft, ngay cả khi tính năng này đã bị tắt

tinybook tinybook 5 ngày 16 giờ
Windows 10 vẫn gửi dữ liệu Activity History của người dùng về Microsoft, ngay cả khi tính năng này đã bị tắt
Dù có phải đây là một nhầm lẫn trong cách đặt tên tính năng hay không, nhưng sai lầm cũng cho thấy Microsoft đang làm người dùng khó hiểu về tính minh bạch trong chính sách riêng tư của mình.

Như teen girl mới lớn, trạm thăm dò InSight chụp ảnh selfie, gửi ảnh check-in về cho NASA

tinybook tinybook 6 ngày 4 giờ
Như teen girl mới lớn, trạm thăm dò InSight chụp ảnh selfie, gửi ảnh check-in về cho NASA
Từ lúc đáp đất, InSight cũng đã chụp một loạt ảnh về để "người nhà đỡ lo".

Máy bay chiến đấu Nga treo lơ lửng dưới bụng trực thăng bay qua bầu trời thành phố khiến dân mạng thích thú

tinybook tinybook 6 ngày 5 giờ
Máy bay chiến đấu Nga treo lơ lửng dưới bụng trực thăng bay qua bầu trời thành phố khiến dân mạng thích thú
Chiếc trực thăng Mi-26 đã chở máy bay chiến đấu Su-27 ở trạng thái treo toòng teng như vậy trong suốt quãng đường 60 km.
tinybook Công Nghệ Thông Tin








Chat