Qui sulla Terra, tutto è soggetto alla gravità:fa cadere gli oggetti a terra e i fiumi scorrono dalle alture al mare. Sappiamo cosa accadrebbe senza di essa, grazie alle immagini degli astronauti che fluttuano intorno alla loro astronave. Ma potremmo progettare una macchina antigravitazionale, qualcosa che farebbe cadere gli oggetti verso l'alto, gli oceani levitano, e le barche galleggiano capovolte?

Diversi mondi immaginari descrivono questo concetto, come quello di Pirati dei Caraibi 3 , dove il capitano Jack Sparrow riesce a far galleggiare la sua nave sul lato inferiore di un oceano dove "su è giù". Nel manga Un pezzo , gli avventurieri esplorano un mare sopra le nuvole. Potrebbe succedere nel mondo reale?

Pendolo invertito

All'inizio del XX secolo, fu fatto un esperimento sorprendente. Usava un pendolo simile a quello usato dal Professor Calculus nei fumetti di "Tintin", simile a una canna rigida con un peso all'estremità. Quando il pendolo è invertito verticalmente, con il peso in alto, ti aspetteresti che ricada al minimo disturbo. Ma se facciamo vibrare il pendolo verticalmente, rimarrà nella posizione capovolta. Il pendolo rimane invertito, sconfiggere la gravità. Chiunque può fare questo esperimento a casa, usando un semplice altoparlante o un puzzle per far vibrare il pendolo. Una catena di pendoli collegati tra loro può essere stabilizzata anche capovolta. Con abbastanza vibrazioni, sarebbe anche teoricamente possibile far alzare in aria una corda come un trucco di magia, ma senza alcun trucco! Però, in pratica è difficile raggiungere una velocità di vibrazione sufficientemente elevata per questa versione dell'esperimento.

Il premio Nobel per la fisica Pyotr Kapitza ha trovato la spiegazione di questo fenomeno negli anni '50. È un effetto dinamico:le vibrazioni agiscono come una forza stabilizzante sul peso del pendolo per mantenerlo in equilibrio. Questa forza può essere trovata matematicamente dalle correlazioni tra la vibrazione del punto di sospensione che collega il motore e il pendolo e la posizione del pendolo.

Liquidi capovolti?

L'esperienza quotidiana ci insegna che neanche il liquido resta capovolto:quando il vapore si condensa sul coperchio di una pentola o quando si dipinge un soffitto, le goccioline si formeranno e alla fine cadranno.

Ma quando il soffitto viene fatto vibrare verticalmente, osserviamo che queste goccioline pendenti vengono riassorbite nello strato di liquido, che si appiattisce come se la gravità fosse invertita. È lo stesso fenomeno all'opera del pendolo. La vibrazione delle goccioline sospese crea una forza che sale verso l'alto, opponendosi alla loro massa. Con abbastanza vibrazioni, l'intero strato liquido rimane stabile.

Cosa succede a un oggetto posto in un liquido levitante?

Quando un oggetto è immerso in un liquido, il suo comportamento dipende dalla sua densità. Un oggetto meno denso del liquido galleggerà in superficie, mentre uno più denso affonderà. È per questo, Per esempio, una bolla d'aria sul fondo di un secchio d'acqua galleggerà in superficie (poiché l'aria è meno densa dell'acqua a pressione atmosferica). Però, all'inizio della corsa allo spazio, è stato osservato uno strano fenomeno. Le bolle di gas nel carburante dei razzi affonderebbero invece di galleggiare in superficie sotto l'effetto delle vibrazioni durante il volo, che potrebbe avere gravi conseguenze. Studi approfonditi condotti su questo bizzarro fenomeno hanno rivelato che le oscillazioni delle bolle causate dalla vibrazione del razzo hanno provocato la forza che va verso il basso, contrario al principio di Archimede.

Questo esperimento può essere facilmente riprodotto con un contenitore pieno di un liquido che viene fatto vibrare. Puoi usare una siringa per creare bolle nel liquido e controllarne il movimento modificando la frequenza di vibrazione del bagno.

Se inietti più aria, è anche possibile riempire l'intero fondo del contenitore, facendo così levitare il liquido su un cuscino d'aria. Può sembrare paradossale ma, proprio come fa con il pendolo o gli strati liquidi, la vibrazione stabilizza il liquido e ne impedisce lo spostamento. Poiché non può far uscire l'aria, rimane in sospensione. Più grande è lo strato di liquido, la vibrazione più energetica è richiesta. Il nostro vibratore ci ha permesso di sollevare mezzo litro di liquido. Ancora molto lontano da un oceano, ma abbastanza per creare un mondo in miniatura con cui giocare!

Mondo sottosopra

Ora che l'arredamento è a posto, è tempo di immaginare come sarebbe la vita in un mondo del genere. Potremmo nuotare o galleggiare sotto questo oceano? La risposta è tutt'altro che ovvia, ma sembrerebbe che potremmo, proprio come potremmo galleggiare in cima! Quando galleggia, non c'è assolutamente alcuna differenza tra essere sopra o sotto il liquido. La fonte di questa "antigravità" è la stessa:la vibrazione. Su una superficie che non dovrebbe esistere, stabilizza i floater che non hanno alcun motivo di essere lì. Gli effetti originali delle vibrazioni sui liquidi sono ancora in gran parte inesplorati e hanno molte potenziali applicazioni. Le vibrazioni possono fornire energia ai liquidi in modo differenziato, modo localizzato, senza la necessità di un contatto diretto. Nel futuro, questo potrebbe essere usato per spostare l'equilibrio per la desalinizzazione, Per esempio, o per separare miscele di liquidi, così come gli elementi mescolati ai liquidi, per il trattamento delle acque reflue e la pulizia delle fuoriuscite di petrolio, ad esempio.

È, innanzitutto, un invito alla tua immaginazione. Tali esperimenti ti fanno sognare barche che attraversano percorsi senza vedersi l'un l'altro, o un cielo pieno di barche a vela. Basta per far saltare Archimede dalla vasca, o per ribaltare del tutto la vasca.

Questo articolo è stato ripubblicato da The Conversation con una licenza Creative Commons. Leggi l'articolo originale.