Ogni persona curiosa deve aver osservato le bolle d'aria che si alzano attraverso un serbatoio d'acqua dell'acquario.

Allo stesso modo, sappiamo tutti che una pietra pesante affonda dritta nell'acqua. La bolla d'aria sale a causa della sua galleggiabilità, cioè il fatto che sia più leggero dell'acqua, e la pietra pesante cade perché è più pesante dell'acqua. Però, a differenza della pietra pesante, la bolla d'aria non sale verticalmente dritta. Si muove a zig-zag o spirali durante il suo movimento ascendente in acqua. Questo è un fatto ben noto ed è popolarmente conosciuto come il paradosso di "Leonardo", dopo che Leonardo Da Vinci lo osservò per la prima volta nel 1600. Molte spiegazioni sono state proposte per questo comportamento paradossale, ma non esiste una comprensione completa di esso.

Ora, ricercatori dell'Università di Twente e della Tsinghua University di Pechino, La Cina ha trovato una spiegazione per lo zig-zag delle particelle in aumento. Hanno scoperto il ruolo di un parametro mancante, il "momento d'inerzia" della particella, e hanno scoperto che la riduzione del momento d'inerzia è in ultima analisi responsabile dello sviluppo dei movimenti a zig-zag/a spirale. I ricercatori affermano che "il momento di inerzia è stato completamente ignorato in passato, il che spiega la confusione e la mancanza di comprensione dello zigzag e della spirale delle particelle galleggianti."

Dalle bolle a zig-zag alle palle sportive

I risultati hanno una forte influenza sulla nostra comprensione delle osservazioni quotidiane. Ad esempio:percorsi a zig-zag di bolle d'aria che salgono in un acquario. Ulteriore, le intuizioni di questo studio potrebbero essere estese anche alla fisica dello sport. Ad esempio, l'inerzia rotazionale dei palloni sportivi dovrà essere monitorata in futuro per prevedere meglio i movimenti dei palloni sportivi. La famosa punizione a banana di Roberto Carlos, il movimento delle palle di Knuckle nello sport del baseball, e la risposta al top spin di una pallina da tennis sono esempi.

Al di là della parte guidata dalla curiosità, il risultato sarà utile anche a una varietà di comunità fisiche e ingegneristiche. Nell'ingegneria chimica, la miscelazione indotta dalle particelle a zig-zag è molto importante. La scoperta offre l'opportunità di stampare in 3D particelle a bassa inerzia rotazionale, che può essere rilasciato nei flussi del reattore multifase per migliorare enormemente la miscelazione e il trasporto del calore nei processi di ingegneria chimica.

L'articolo scientifico è stato pubblicato nel numero del 4 agosto del Lettere di revisione fisica rivista.