Mathematiker lösen seit langem bestehendes 'Feynmans Sprinkler-Problem'
Mathematiker haben endlich Feynmans Sprinkler-Problem gelöst, ein physikalisches Rätsel, das Forscher seit Jahrzehnten beschäftigt hat.
Das Verständnis des Sprinkler-Problems
Feynmans Sprinkler-Problem, das erstmals vom Wissenschaftler Ernst Mach in den 1880er Jahren präsentiert wurde, ist seit Jahrzehnten ein Forschungsobjekt und fasziniert die Menschheit. Das Rätsel beinhaltet einen Rasensprenger mit S-förmigen Rohren, die sich drehen, während die Flüssigkeit abgegeben wird. Wissenschaftler haben sich jedoch schon lange gefragt, was passiert, wenn Flüssigkeit durch die Arme angesogen wird und ob sich das Gerät dreht und in welche Richtung.
Um dieses Problem zu lösen, führten Forscher der New York University präzise Laborversuche und mathematische Modellierung durch. Sie entwickelten maßgeschneiderte Sprinklergeräte, mit denen sie die Dynamik des Wasserflusses und dessen Auswirkungen auf die Sprinklerstrukturen untersuchen konnten. Das Team verwendete auch Farbstoffe und Mikropartikel im Wasser, um ein detaillierteres Verständnis des Rückwärts-Sprinklerprozesses zu erhalten.
Experimentelle Erkenntnisse
Die Forscher fanden heraus, dass sich der Rückwärts-Sprinkler in entgegengesetzter Richtung dreht, wenn er Wasser aufnimmt, im Vergleich dazu, wenn er es ausschleudert. Das Team entdeckte, dass die Ursache für dieses Verhalten subtil und überraschend ist. Innerhalb des Sprinklers gibt es Düsen, die die beobachteten Bewegungen erklären. Der normale oder 'vorwärts' gerichtete Sprinkler bewegt sich selbst, indem er Düsen herausschießt, ähnlich wie eine Rakete. Der Rückwärts-Sprinkler ist jedoch mysteriös, da das angesogene Wasser nicht wie Düsen aussieht. Das Forschungsteam glaubt, dass diese Erkenntnisse Auswirkungen auf die Entwicklung von Geräten haben könnten, die auf strömender Luft oder Wasser reagieren.
Das Experiment und seine Ergebnisse wurden in der Fachzeitschrift Physical Review Letters veröffentlicht.
