Ein jahrzehntealtes Rätsel: Mathematiker lösen endlich Feynmans "umgekehrtes Sprinkler"-Problem
Mathematiker haben endlich das umgekehrte Sprinkler-Problem gelöst, ein Rätsel, das Wissenschaftler seit den 1940er Jahren beschäftigt hat. Die Lösung stellt herkömmliche Weisheiten in Frage und könnte Auswirkungen auf die Kontrolle von Flüssigkeitsströmungen haben.
Das umgekehrte Sprinkler-Problem
Physiker sind schon lange verwirrt durch das "umgekehrte Sprinkler"-Problem. Während ein typischer Rasensprenger Wasserstrahlen abgibt, um das Rad zu drehen, was passiert, wenn das Wasser stattdessen in den Sprenger gesogen wird? Dreht sich das Rad in die entgegengesetzte Richtung oder gar nicht? Dieses Problem hat Wissenschaftler seit den 1940er Jahren fasziniert.
Kürzlich veröffentlichten Mathematiker an der New York University einen Artikel in der Zeitschrift Physical Review Letters, in dem sie behaupten, das Rätsel gelöst zu haben. Sie kombinierten präzise Laborversuche mit mathematischer Modellierung, um zu erklären, wie ein umgekehrter Sprinkler funktioniert.
Das überraschende Ergebnis ist, dass sich der umgekehrte Sprinkler in die entgegengesetzte Richtung dreht, wenn er Wasser aufnimmt, wie er es tut, wenn er es herausstößt. Die Ursache für dieses unerwartete Verhalten ist subtil und stellt herkömmliche Weisheiten in Frage.
Die Arbeit von Leif Ristrophs Labor
Das Labor von Co-Autor Leif Ristroph am Courant Institute der NYU beschäftigt sich häufig mit realen Rätseln. In der Vergangenheit haben sie das Rezept für die perfekte Seifenblase optimiert und die Bildungsprozesse von Steinwäldern in China und Madagaskar untersucht. Ristrophs Labor hat auch ein funktionierendes Tesla-Ventil gebaut und sich mit der Aerodynamik von Papierflugzeugen befasst.
Die vielfältige Palette von Forschungsprojekten zeigt ihre Expertise bei der Lösung komplexer wissenschaftlicher Probleme. Durch die Kombination von experimentellen Daten und mathematischer Modellierung können sie die Rätsel hinter diesen Phänomenen enträtseln.
Geschichte des umgekehrten Sprinkler-Problems
Obwohl das umgekehrte Sprinkler-Problem oft mit Richard Feynman in Verbindung gebracht wird, geht es eigentlich auf ein Kapitel in Ernst Machs Lehrbuch von 1883 zurück. Machs Gedankenexperiment blieb relativ unbekannt, bis eine Gruppe von Physikern an der Princeton University in den 1940er Jahren begann, über die Frage zu diskutieren.
Feynman, der damals Doktorand in Princeton war, beteiligte sich intensiv an der Diskussion und führte sogar ein Experiment im Zyklotronlabor durch, um seine Hypothese zu testen. Das Problem verwirrte weiterhin Wissenschaftler aufgrund der unterschiedlichen Interpretationen der beteiligten Physik.
