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    Una collaborazione tra arte e scienza esplora la fisica turbolenta dei vortici

    Una gerarchia di vortici. Credito:Mark Ashkanasy

    Molti di noi da bambini hanno giocato a Poohsticks, lanciando un ramoscello nell'acqua che scorre da un ponte o dalla sponda di un fiume e guardandolo correre a valle, ma poi perdi la competizione perché il tuo bastone rimane impigliato nella rotazione infinita di un vortice sul bordo di un torrente.

    Su scala più ampia, questi stessi vortici o vortici, secondo quanto riferito, hanno trascinato le navi in ​​una tomba acquosa. Ma i vortici non esistono solo nell'acqua.

    Immagina il video di un sacchetto di plastica catturato da una vorticosa raffica di vento nel film bellezza americana , o la mucca trascinata in aria in un tornado mostruoso nel film Twister. Immagina l'acqua condensata che fuoriesce a spirale dalle punte di un jet da combattimento, o il terrificante sobbalzo quando un jumbo jet viene catturato da una turbolenza inaspettata.

    I vortici sono il risultato fisico del movimento dei fluidi (sia liquidi che gassosi) ed esistono su molte scale.

    Ora, un team di scienziati, ingegneri e artisti si sono uniti per produrre un esperimento arte-scienza, chiamato Gerarchia di vortici, che mira a mostrare al pubblico la complessità di questi sistemi turbolenti.

    I vortici possono essere descritti matematicamente usando la cosiddetta equazione di Navier-Stokes, ma i creatori di questo lavoro dicono che c'è qualcosa nelle loro forme in evoluzione che trascende la fisica o la matematica ed entra nel regno della filosofia, psicologia e performance.

    I vortici possono essere descritti matematicamente usando quella che viene chiamata l'equazione di Navier-Stokes. Credito:Jesse Jane

    Guidato da due collaboratori di lunga data, L'astrofisico dell'Università di Melbourne Professor Andrew Melatos e l'artista Briony Barr di Scale Free Network, A Hierarchy of Eddies è attualmente in tournée come parte di una mostra, Experimenta Makes Sense:Triennale Internazionale d'Arte, dall'organizzazione artistica Experimenta di Melbourne.

    La mostra è stata creata con la consulenza tecnica del ricercatore di fluidodinamica computazionale, il professor Andrew Ooi della School of Engineering dell'Università di Melbourne, e studente di master Tony Zahtila.

    Una gerarchia di vortici è, in parte, ispirato da una citazione del matematico inglese, fisico, meteorologo, psicologo e poeta Lewis Fry Richardson vissuto tra il 1881 e il 1953.

    Reinterpretando la filastrocca del matematico Augustus De Morgan sull'ordine biologico delle pulci ("Le pulci grandi hanno piccole pulci sulla schiena per morderle / E le pulci piccole hanno pulci minori, e così, verso l'infinito…"), Richardson ha scritto:

    "Grandi vortici hanno piccoli vortici

    che si nutrono della loro velocità,

    E i piccoli vortici hanno vortici minori

    E così via alla viscosità."

    Una gerarchia di vortici combina arte e scienza. Credito:Sam McGilp

    signora Barr, che gestisce Scale Free Network con il Dott. Gregory Crocetti, dice che il lavoro è stato ispirato anche da modelli che avevano osservato in una scultura più piccola che hanno creato chiamata "camera delle particelle, " che conteneva un ventilatore e delle palline di polistirolo all'interno di un armadio con una superficie di circa un metro.

    "All'inizio dello sviluppo di A Gerarchia di vortici, una questione scientifica ed estetica fondamentale per noi era se una camera molto più grande (50 volte più grande) contenente due ventilatori avrebbe mostrato modelli emergenti simili, e se la bellezza del sistema sarebbe ulteriormente esaltata da un cambiamento di scala, "dice la signora Barr.

    Il professor Melatos è un astrofisico teorico che ha fatto parte della collaborazione del Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO) che nel 2015 ha confermato l'esistenza delle onde gravitazionali.

    Ma è anche affascinato da quelle che chiama le proprietà emergenti dei fenomeni scientifici:i complessi schemi nello spazio e nel tempo che sorgono quando sono semplici, regole fondamentali vengono ripetute più e più volte.

    Ci sono schemi complessi nello spazio e nel tempo che sorgono quando semplici, regole fondamentali vengono ripetute più e più volte. Credito:Tony Zahtila

    "Questo è un esperimento di provocazione. Ad arte e paradossalmente, invita lo spettatore a rispondere alla vista e al suono della turbolenza nell'aria che scorre rapidamente cercando modelli visibili e udibili nel flusso. Dove è previsto il caos, l'ordine emerge, " lui dice.

    A Hierarchy of Eddy esplora la turbolenza dei vortici utilizzando due grandi ventilatori e dieci litri di palline di polistirolo racchiuse in una camera di vetro. In piedi all'esterno, il pubblico può guardare mentre le palle vengono trascinate nelle correnti d'aria, creando modelli e forme caotici in vortici in continua evoluzione.

    "L'occhio è attratto irresistibilmente dall'ondulato, movimenti stroboscopici delle perline che navigano in un flusso d'aria elevato, o "inseguendo le loro code" attorno a un tornado in miniatura vicino al pavimento. C'è qualcosa di coreografato nella scena, eppure la coreografia non è opera del designer.

    "Riflette l'interno, logica a due facce del sistema:il flusso turbolento, con la sua tendenza intrinseca all'oscillazione e alla vorticità, e lo spettatore, impegnandosi intimamente con il flusso, spinti dall'istinto umano universale a discernere modelli, "dice il professor Melatos.

    Secondo l'artista e l'astrofisico, la camera delle particelle è sia artefatto che prestazioni. Il suo mezzo è l'aria. Le sue forze motrici sono pressione e viscosità.

    Ma dicono che anche la temperatura e l'umidità sono fattori chiave. Immagina di ripetere l'esperimento in una vasca d'acqua. Qualcosa sarebbe diverso? Che ne dici di un serbatoio di miele o olio motore?

    La camera delle particelle è sia artefatto che prestazioni. Credito:Mark Ashkanasy

    La viscosità dell'aria determina la "struttura" della turbolenza, il grado in cui i flussi d'aria sono aggrovigliati, la facilità con cui si mescolano e si dissipano, proprio come la viscosità della pittura influisce sulla trama di una tela. I ventagli assomigliano a pennelli fuori misura, i cui ampi tratti imprimono vortici nel flusso.

    Il lavoro è dinamico e imprevedibile. Incorniciato dal suo contenitore e illuminato dallo strobo, si presenta allo spettatore anche come un esperimento di dramma.

    "Le perline tracciano il flusso passivamente, ma l'aria stessa - la protagonista principale - è viva ed espressiva e capace di risposta, "dice il professor Melatos.

    "Attraverso la viscosità e le forze non lineari, l'aria traduce la pressione prodotta dai ventilatori in complessi, vortici turbolenti a tutte le scale di lunghezza, dal piccolo al grande. Nel rispetto, la camera delle particelle è sia rappresentazione teatrale che sistema archetipico fuori equilibrio."

    Ma il lavoro riguarda anche il rapporto tra lo spettatore e l'opera d'arte.

    Secondo il professor Melatos, l'esperienza di ogni spettatore del tableau è unica. In questo modo, la collaborazione sfuma il confine tra rappresentazione artistica ed emulazione scientifica.

    "Invoglia lo spettatore a fare il proprio esperimento sui misteri della formazione di schemi lontani dall'equilibrio. Apre la porta tra studio e laboratorio e incoraggia il libero passaggio".

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