Когда вы спускаетесь в глубину воды или высоко в небе, перетаскивание – это то, что больше всего вас затрагивает. Пловцы учатся бороться с сопротивлением в воде, лодки предназначены для его снижения, и рыба развивается, чтобы справиться с ним. Даже самые мелкие вещи, такие как открытые волосы на теле, увеличивают сопротивление. Если конструкция улучшается для уменьшения сопротивления даже на 3–5 процентов, ее эффективность увеличивается.
Исследовательская группа из Мельбурнского университета, Университета науки и технологий им. Короля Абдаллы в Саудовской Аравии и Института высокопроизводительных вычислений в Сингапуре объединились для разработки способа снижения сопротивления на 1000 процентов спустя годы и годы исследований. Результаты были опубликованы в журнале. Прогресс науки.
Команда создала простую установку и бросила в воду металлический шар шириной 2 сантиметра, который образовал вокруг него пузырь газа и опустился вместе с ним на дно. Команда обнаружила, что мяч испытал в 10 раз меньше сопротивления, чем любой другой объект аналогичным образом. Исследование было проведено Дереком Чаном, математиком из Мельбурнского университета, который объяснил:
«Есть два способа создать эти слои газа. Первый – нагревать металлическую сферу до очень высокой температуры, а второй – использовать супергидрофобный [incredibly averse to water] поверхность «.
«Во-первых, мы нагреваем шарик до 400 градусов по Цельсию и нагреваем воду до 95 градусов по Цельсию, чуть ниже точки кипения», – позже описал Чан. «Когда мяч попадает в воду, небольшое количество воды сразу же кипит вокруг него, создавая слой водяного пара. При правильном сочетании температуры шарика и воды этот слой стабилизируется, поэтому шарик полностью заключен в газ. Мы называем это государством Лейденфрост.
Другой путь заключался в использовании гидрофильных поверхностей, поэтому команда также проверила его, потому что он работает при комнатной температуре и экономит энергию, необходимую для нагрева в предыдущем процессе. Шар был покрыт Glaco Mirror Coat Zero, своего рода водоотталкивающим покрытием для автомобильных боковых зеркал. Гидрофильная природа вещества настолько хороша, что газовый слой между ним и водой остается, даже когда он полностью утоплен в воде.
Исследователи говорят, что есть и другие способы уменьшить сопротивление: «Ямочки на мячи для гольфа являются примером, как рисунок на коже акулы» В то время как команде удалось легко уменьшить сопротивление на 10-20 процентов, этого было недостаточно. Они начали находить способы создания более толстого газового пузыря, бросая шары разной высоты. Команда была в восторге от парадокса Даламбера; превратить чисто теоретическую концепцию в реальность.
Доктор Klaseboer из Института высокопроизводительных вычислений объяснил:
«При изучении гидродинамики мы всегда использовали гипотетическую сферу, потому что до сих пор нам не удавалось создать объект со свободной скользящей поверхностью. Движение шариков, подобно упомянутому выше мячу для гольфа, невозможно предсказать с помощью математической формулы из-за хаотического действия турбулентности, но сфера в полости не имеет турбулентности и может быть описана очень простыми уравнениями. Это могло бы стать примером учебника некоторых фундаментальных гидродинамических теорий ».
Создание противоскользящего объекта является достижением, которое окажется полезным при разработке энергоэффективных морских транспортных средств. Возможно, даже соревновательное плавание будет иметь для нас другое значение в будущем.
