Husholdningsfænomen observeret af Leonardo da Vinci endelig forklaret

En hverdag, der blev set, når vi åbner hanen for at børste tænder, har forbløffet ingeniører i århundreder - hvorfor sprøjter vandet, når det rammer vasken, før det går ned af ploughole?

Den berømte opfinder og maler Leonardo da Vinci dokumenterede fænomenet, nu kendt som et hydraulisk spring, tilbage i 1500'erne. Hydrauliske spring er ufarlige i vores husholdningsvaske, men de kan forårsage voldsomme bølger, turbulens og boblebad på dybere vand.

Siden 1820'erne har forskere troet, at hydrauliske spring forekommer dels som et resultat af tyngdekraften. Men et papir offentliggjort i Journal of Fluid Mechanics har modbevist denne mangeårige teori.

Rajesh Bhagat, en kemiteknisk ph.d. studerende ved St John's College, University of Cambridge, og første forfatter til papiret, affyret vandstråler opad og sidelæns på flade overflader, og oplevede nøjagtig de samme hydrauliske spring som dem, da vandet flød nedad.

Men hvad var det, der forårsagede det? Bhagat mistænkte, at de alle kunne påvirkes af de samme faktorer - overfladespænding og viskositet.

Ved at ændre disse egenskaber ved vandet var han i stand til præcist at forudsige størrelsen af ​​de hydrauliske spring, uanset hvilken retning vandet bevæger sig-afkræfter den 200-årige gravitationsteori som årsag til et hydraulisk spring i køkkenvasken. Denne form for hydraulisk spring er kendt som et cirkulært hydraulisk hop.

Professor Paul Linden, Forskningsdirektør ved Institut for Anvendt Matematik og Teoretisk Fysik ved University of Cambridge og forfatter til papiret, beskrev Bhagats fund som 'banebrydende'.

Han forklarede:"Hans eksperimenter og teori viser, at væskens overfladespænding er nøglen til processen, og dette er aldrig før blevet anerkendt, selvom problemet blev diskuteret af da Vinci og mange andre siden. Dette arbejde repræsenterer en bemærkelsesværdig præstation i vores forståelse af dynamikken i tynde lag af væske. "

Bhagat forudser, at hans fund kan have vidtrækkende konsekvenser for industrier, der har et højt vandforbrug.

Han sagde:"At vide, hvordan man manipulerer grænsen for et hydraulisk spring, er meget vigtigt, og nu med denne teori kan vi let forlænge eller reducere grænsen.

"At forstå denne proces har store konsekvenser og kan reducere industrielt vandforbrug dramatisk. Den nye teori bruges allerede i praktisk arbejde i kemiteknisk afdeling. Folk kan bruge denne teori til at finde nye måder at rengøre alt fra biler til fabriksudstyr."

Bhagat håber, at hans forskning også vil blive brugt til at finde nye måder at hjælpe os med at bruge mindre vand i den gennemsnitlige husstand.