Тибетские поющие чаши заставляют воду левитировать
На протяжении около полторы тысячи лет тибетские поющие чаши применяются монахами для вхождения в медитативное состояние. Чаши изготавливаются из сплавов бронзы, они начинают "петь" - издавать однотонный звук, когда, слегка касаясь, по ним водят деревянным молоточком. Интересным оказалось поведение воды, налитой в такую чашу. Когда амплитуда колебаний становиться достаточно большой, в воздух начинают подниматься отдельные капельки.
Ученые наблюдали поведение воды в поющих чашах при помощи высокоскоростных видеокамер. Установка состояла из чаши с водой, камеры и источника звука. При некоторых частотах звука стенки чаши начинали сильно колебаться (из-за явления резонанса), причем на разных частотах картина колебаний была разная. Так, в одном из режимов волны на воде образовывались так, будто они исходят от стенок квадрата.
Режим колебаний с "квадратным" распределением волн
Когда вибрации достаточно сильны, вода начинает вести себя хаотическим образом (регулярные волны уже не наблюдаются). При этом в воздух поднимаются отдельные капельки, которые могут отскакивать от поверхности воды несколько раз, подобно человеку прыгающему на батуте.
Это необычное поведение наблюдали два физика: бельгиец Денис Тервагн (Denis Terwagne) и американец Джон Буш (John Bush). Они занимаются исследованием гидродинамики и хотят теперь понять, что же именно приводит к возникновению прыгающих капель. А пока опубликовали свои наблюдения в журнале Nonlinearity.
текст: Павел Котляр/Infox.ru видео: Massachusetts Institute of Technology
Тибетская поющая чаша -- пришедший из древнего Тибета музыкальный инструмент, раскрыла перед учеными свои секреты. Физики поняли, как звучат чаши и что они делают с водой.
Тибетские чаши, древний музыкальный инструмент, используемый в Азии для религиозных обрядов и медитации, привлек внимание американских ученых. Как звучат инструменты и как взаимодействуют с водой, выяснили физики Массачусетского технологического института (MIT).
Обычно поющие чаши изготавливают из бронзового сплава, в состав которого включают медь, олово, цинк, железо, серебро, золото и никель. Водя по краю чаши деревянным покрытым кожей пестом, музыкант извлекает из чаши густые, наполненные обертонами звуки. Эти акустические свойства чаш ученые решили использовать для изучения взаимодействия твердых тел и жидкости. Высокоскоростная съемка показала, как звуковые вибрации стенок чаши рождают на поверхности воды концентрические волны. Однако самое интересное наблюдалось при увеличении амплитуды. При некоторой интенсивности звучания волны на поверхности воды начинают рваться, и в воздух взлетают сотни мелких капель. Эта левитация становится устойчивой, а сами капли могут подолгу находиться в воздухе и перемещаться вдоль поверхности. Подобные эффекты можно наблюдать и со стаканом вина.
Физики математически описали явления, возникающие на поверхности воды, и вычислили параметры, от которых зависит наступление левитации. Полученные данные могут пригодиться при расчете ветровых нагрузок зданий и мостов. «Несмотря на то, что система демонстрирует взаимодействие твердого тела с жидкостью, нами, скорее, двигало любопытство, нежели возможность инженерных применений. Любой желающий может получить новый сюрприз, изменив чашу или свойства жидкости», -- пояснил Джон Буш, автор работы, опубликованной в журнале Nonlinearity («Нелинейность»).
