Μια ομάδα μαθηματικών από το Πανεπιστήμιο της Νέας Υόρκης και τη Σχολή Μεταλλείων του Κολοράντο ανακοίνωσε ότι έδωσε οριστική απάντηση στο λεγόμενο «Πρόβλημα του Ποτιστικού», ένα επιστημονικό αίνιγμα δεκαετιών σχετικά με το πώς κινείται ένας περιστροφικός εκτοξευτήρας νερού όταν η ροή αντιστρέφεται.
Οι ερευνητές εξέτασαν διαφορετικούς τύπους ποτιστικών και κατέληξαν ότι, όταν το νερό δεν εκτοξεύεται προς τα έξω αλλά αναρροφάται προς το εσωτερικό, η συσκευή περιστρέφεται προς την αντίθετη κατεύθυνση. Η κίνηση αυτή προκαλείται από δυνάμεις που αναπτύσσονται στο εσωτερικό της.
«Η εργασία μας δίνει την πειραματική απάντηση στο Πρόβλημα του Ποτιστικού του Φάινμαν, δείχνοντας σε διαφορετικούς τύπους συσκευών με ποιον τρόπο η στροφορμή της ροής του νερού προκαλεί την περιστροφή τους», δήλωσε ο Λάιφ Ρίστροφ, αναπληρωτής καθηγητής στο Courant Institute του Πανεπιστημίου της Νέας Υόρκης.
Το ερώτημα είναι φαινομενικά απλό. Τι συμβαίνει όταν ένα ποτιστικό βυθιστεί στο νερό και η ροή αντιστραφεί, ώστε να αναρροφά υγρό αντί να το εκτοξεύει; Περιστρέφεται προς την κανονική κατεύθυνση, προς την αντίθετη ή παραμένει ακίνητο;
Το πρόβλημα είχε διατυπωθεί ήδη από το 1883 από τον φυσικό Ερνστ Μαχ και έγινε ευρύτερα γνωστό δεκαετίες αργότερα από τον νομπελίστα Ρίτσαρντ Φάινμαν. Μάλιστα, δική του απόπειρα να το λύσει είχε καταλήξει σε έκρηξη γυάλινου δοχείου λόγω υψηλής πίεσης.
Σε προηγούμενη μελέτη τους, το 2024, οι επιστήμονες είχαν προτείνει τη θεωρία της «ροής ορμής», σύμφωνα με την οποία το αντίστροφο ποτιστικό λειτουργεί σαν ένας «πύραυλος γυρισμένος ανάποδα». Η περιστροφή του οφείλεται στη στροφορμή των εσωτερικών ροών του νερού.
Οι δύο εσωτερικοί πίδακες συγκρούονται ελαφρώς εκτός κέντρου και όχι ακριβώς μετωπικά, δημιουργώντας έτσι δυνάμεις που στρέφουν τη συσκευή προς τα πίσω. Σύμφωνα με τους ερευνητές, σε αυτή τη λειτουργία μπορεί να περιστρέφεται έως και 50 φορές πιο γρήγορα από ένα συμβατικό ποτιστικό.
Η πρώτη μελέτη, ωστόσο, είχε βασιστεί μόνο σε απλούς βραχίονες σχήματος S. Για να διαπιστώσουν αν η θεωρία ισχύει και σε πιο πολύπλοκες κατασκευές, οι επιστήμονες κατασκεύασαν μια σειρά από ποτιστικά με διαφορετικές καμπύλες, βρόχους και ασυνήθιστα σχήματα.
Τα πειράματα έδειξαν ότι η γεωμετρία της συσκευής δεν αλλάζει τη βασική φυσική του φαινομένου. Η θεωρία επιβεβαιώθηκε σε όλες τις κατασκευές, τόσο στην κανονική όσο και στην αντίστροφη ροή.
Παράλληλα, η μελέτη έδειξε ότι η αλλαγή του σχήματος των βραχιόνων επιτρέπει τον ακριβέστερο έλεγχο των εσωτερικών ροών, κάτι που μπορεί να αξιοποιηθεί σε εφαρμογές όπως οι τουρμπίνες μετατροπής ενέργειας.
«Δείχνοντας ότι η ροή ορμής αποτελεί την απάντηση στο Πρόβλημα του Ποτιστικού του Φάινμαν, τα ευρήματά μας λύνουν ένα μακροχρόνιο ανοιχτό ζήτημα της φυσικής των ρευστών και προσφέρουν χρήσιμες γνώσεις για τον τρόπο λειτουργίας αυτών των συσκευών», ανέφερε ο Ρίστροφ.
Τα αποτελέσματα δημοσιεύθηκαν στις 13 Ιουλίου στο επιστημονικό περιοδικό Proceedings of the National Academy of Sciences.
