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后院“愚蠢的洒水器”破解了物理学最大的难题之一
奇特的后院洒水器帮助科学家解开了一个数十年之久的谜团，即流动的水如何使物体旋转。每年夏天，全国各地的草坪都会因为“愚蠢的洒水器”而变得生机勃勃，这些色彩缤纷的装置带有环形和螺旋管，可以以意想不到的方式喷水。尽管它们可能看起来像简单的后院玩具，但数学家现在已经使用了它们不寻常的[...]
来源:SciTech日报奇特的后院洒水器帮助科学家解开了一个数十年之久的谜团，即流动的水如何使物体旋转。
每年夏天，全国各地的草坪都会因为“愚蠢的洒水器”而变得生机勃勃，这些色彩缤纷的装置带有环形和螺旋管，可以以意想不到的方式喷水。尽管它们看起来像简单的后院玩具，但数学家现在已经利用它们不寻常的形状来帮助解决几十年来一直悬而未决的物理难题。
解决费曼喷水器问题
这个谜团被称为费曼洒水器问题。它询问当洒水器反向操作时会发生什么，将水吸入其臂而不是向外喷洒。通过对各种形状的特制喷头进行试验，研究人员得出了明确的结论。他们的结果还更广泛地揭示了移动的流体如何施加力并导致物体旋转。
“这项工作通过在多种喷头类型中展示水流的角动量如何驱动喷头旋转，为费曼喷头问题提供了实验答案，”纽约大学库朗研究所数学、计算和数据科学学院的副教授、该论文的资深作者 Leif Ristrop 解释道，该论文发表在《美国国家科学院院刊》杂志上。
研究人员强调，这些发现不仅仅解决了物理学中的一个著名问题。
“我们的研究结果让我们对部件如何响应流体流动有了更深入的了解，这些知识可以指导涡轮机等将流体转化为能量的设备未来的工程和技术进步，”科罗拉多矿业学院助理教授、该论文的合著者之一布伦南·斯普林克 (Brennan Sprinkle) 指出。
为什么反向喷头如此奇怪
在早期的研究中，科学家们发现反向喷头的转动速度比标准喷头慢约 50 倍，尽管两者都通过密切相关的物理过程进行操作。