​Известно, что пузырьки воздуха в воде движутся вверх. Это явление можно наблюдать, например, в стакане газированной / негазированной воды. Однако в некоторых ситуациях пузырьки начинают не всплывать, а «тонуть». Такую задачу про «тонущие пузыри» Екатерина Замараева встретила на Турнире юных физиков и заинтересовалась этим явлением.

— Движение воздушных пузырей в жидкости является актуальной темой в области гидродинамики. Такое явление, как, например, кавитация — процесс схлопывания воздушного пузыря, вызывает гидравлический удар. А это уже может привести к разрушению винтов и других деталей судна, — говорит Екатерина Замараева.

В своей работе Екатерина рассмотрела динамику движения воздушных пузырей в вибрирующей вертикально жидкости. Главной целью исследования стало объяснение поведения пузырей, построение теоретической модели явления и ее экспериментальная проверка. Научные руководители проекта — доцент СУНЦ НГУ, к. ф.-м. н. Юрий Башкатов и старший научный сотрудник ИЯФ СО РАН, к. ф.-м. н. Павел Кроковный.

Пузырь во время колебания в жидкости за счет изменения внутреннего давления то уменьшается, то увеличивается в размере, поэтому меняется и погружающая сила. Опускаться вниз пузырь будет в том случае, если выталкивающая сила, действующая на него при осреднении за период колебания, направлена вниз. С учетом этих факторов была построена теоретическая модель явления. Численные расчеты по модели позволили предсказать динамику движения пузырей.

p2019.04.26_2.jpg  
 
Затем Екатерина проверила свою теорию на практике. Все эксперименты проводились в физической лаборатории СУНЦ НГУ. Экспериментальная установка состояла из волнового генератора «Pasco», с помощью которого создавались частоты герметично закрытого сосуда с жидкостью, чтобы при колебаниях не выливалось содержимое, делались замеры с замедленной съемкой. В самом начале работы достаточно много времени, по словам Екатерины, ушло на поиск частоты и амплитуды генератора, при которых в сосуде мы видим опускание воздушных пузырей. В ходе эксперимента удалось подтвердить данные, полученные во время теоретических расчетов.

— Задача необычная и интересная. Сложности заключаются в том, что на процесс опускания воздушных пузырей оказывают влияние множество факторов, например, потоки воды, взаимодействие соседних пузырей. Эти особенности мы планируем изучать далее, — отметил Юрий Башкатов.

Работа Екатерины Замараевай заняла 1-е место в школьной подсекции «Турнир юных физиков» на МНСК-2019. Сейчас Екатерина дорабатывает параметрические зависимости, чтобы лучше описать явление и достойно выступить с докладом уже на международном турнире по физике. 

Источники

Эксперимент ученицы СУНЦ НГУ объяснил поведение "тонущих" в воде пузырей
Новосибирский государственный университет (nsu.ru), 06/05/2019
Ученица СУНЦ НГУ представит Россию на Международном турнире юных физиков
Навигатор (navigato.ru), 13/05/2019
Пятерка юных физиков
Навигатор (navigato.ru), 17/05/2019

Похожие новости

  • 27/04/2016

    Руководитель радиационного центра ИЯФ СО РАН - об электронной пастеризации продуктов

    Радиационный центр Института ядерной физики СО РАН и Новосибирского государственного университета был открыт в июле 2014 года. С начала 2016 года на территории России и ряда стран СНГ разрешено использовать холодную электронную пастеризацию пищевых продуктов.
    2954
  • 13/12/2017

    Новосибирские ученые установили причину цирроза печени

    ​Сотрудники лаборатории радиоуглеродных методов анализа НГУ совместно с коллегами из Института ядерной физики им. Г. И. Будкера (ИЯФ СО РАН) и Научно-исследовательского института экспериментальной и клинической медицины провели исследования скорости выведения метанола из организма лабораторных мышей и показали, что метанол необратимо связывается с элементами клеток печени, в частности с молекулами ДНК мышей, и разрушает ее.
    1500
  • 29/08/2019

    Новосибирские ученые разработали и установили детекторы для исследований в области гамма-астрономии

    ​В лаборатории новых методов регистрации ионизирующих излучений Физического факультета НГУ закончилась сборка второй партии сцинтилляционных счетчиков для установки TAIGA-Muon гамма обсерватории TAIGA.
    235
  • 19/09/2019

    НГУ и ИЯФ СО РАН представили на форуме «Технопром» инновационную методику лечения рака

    ​​C 18 сентября в рамках VII Международного форума технологического развития «Технопром» Новосибирский государственный университет и Институт ядерной физики им. Г. И. Будкера представят стенд, посвященный совместной работе центра бор-нейрозахватной терапии онкологических заболеваний.
    478
  • 10/04/2019

    Инженерам будущего мешают инфраструктурные проблемы

    ​Работодатели нередко отмечают недостаточный уровень подготовки молодых кадров - всего около 15 процентов из них готовы приступить к полноценной работе сразу после окончания вуза. Только 50-60 процентов тех, кто получает высшее образование, остаются в науке - это значительная часть выпускников факультетов физического, геолого-геофизического, естественных наук.
    559
  • 26/07/2019

    Новосибирские ученые поучаствовали в эксперименте на Большом адронном коллайдере

    ​Сотрудники совместной лаборатории Института ядерной физики СО РАН и НГУ принимают участие в одном из двух самых больших экспериментов, ведущих набор и анализ данных при столкновениях пучков протонов сверхвысоких энергий в Большом адронном коллайдере, расположенном в ЦЕРНе (Европейском центре по физике высоких энергий).
    428
  • 06/12/2016

    В НГТУ назвали победителей Молодежного научно-инновационного конкурса

    2 декабря в Новосибирском государственном техническом университете назвали имена 17 победителей Молодежного научно-инновационного конкурса. В конкурсе приняли участие 128 молодых ученых, аспирантов и начинающих предпринимателей до 30 лет.
    1922
  • 20/06/2017

    Международная выставка «НТИ ЭКСПО» в Новосибирске

    ​​​Уникальная международная выставка достижений технологического развития "НТИ ЭКСПО" пройдет в рамках V Международного форума технологического развития "Технопром-2017" 20-22 июня в Новосибирске при поддержке правительства РФ, коллегии ВПК, Минпромторга России, Минэкономразвития России, МИДа РФ, правительства Новосибирской области.
    2921
  • 12/05/2016

    Ученые представили результаты анализа всех доступных данных по измерению осцилляций Bs-мезонов

    Коллектив ученых из эксперимента LHCb на Большом адронном коллайдере, в состав которого входит группа из Новосибирского государственного университета и Института ядерной физики СО РАН, выяснил, с какой вероятностью B0s-мезон, состоящий из прелестного антикварка и странного кварка, превращается в свою античастицу и наоборот.
    1615
  • 15/08/2019

    Эксперимент Belle II пройдет с участием ученых Академгородка

    ​Эксперимент Belle II — это один из экспериментов в физике высоких энергий, работающий на передовых рубежах современной науки. Данные, полученные в результате эксперимента, позволят проверить предсказания Стандартной модели для вероятностей редких распадах B- и D-мезонов и t-лептона, улучшить точность измерения параметров нарушения симметрии между веществом и антивеществом и, возможно, обнаружить проявления новой физики.
    397