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[力学] 科学家实现反转浮力

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逢君一笑 发表于 2020-9-8 00:31:19 | 显示全部楼层 |阅读模式 打印 上一主题 下一主题
 
塑料小船漂浮在悬浮液体的上下表面。图片来源:Benjamin Apffel等

一艘在悬浮液体层下面反向漂浮的迷你船,展现出了不同寻常的浮力。这项9月2日刊登于《自然》的研究,挑战了人们对于液体—空气界面的直觉理解,或有助于未来进一步研究液体边界行为。

在重力的作用下,容器(如烧瓶)中的液体通常会落至容器底部。但是在特定情况下,垂直振动液体可以使之浮于某低密层(如空气层)之上。法国巴黎高等物理化工学院的Emmanuel Fort及同事表明,这种垂直振动还可以使浮力在悬浮液体的下层发生反转——仿佛重力倒转。

研究人员在实验中向容器内注入液体(如硅油或甘油),接着垂直振动容器,将空气注入容器底部,直到液体开始悬浮。像模型船这样的物体便可在悬浮液体的下表面反向漂浮。研究人员解释说,垂直振动引发了这种明显的反重力效应。不仅如此,他们还发现液体下部的空气气泡会下沉而不是上升,这是一种在之前实验中观察到过的相关的反重力效应。

该观察结果违反了阿基米德原理,即浸在流体中的物体受到竖直向上的浮力,其大小等于物体所排开流体的重力。他们表明这种浮力会映射在悬浮液体层的下界面,并使用同时浮在悬浮液体层上层和下层的两只船证明了这一点。

但是,新西兰奥克兰大学的Vladislav Sorokin等人在评论文章中写道,这不仅仅只是一种奇景:这种现象或许在运输气体或流体中被困材料方面,具有实际应用意义。(来源:中国科学报 唐一尘)

相关论文信息:https://doi.org/10.1038/s41586-020-2643-8

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