本周《自然》发表的一篇论文Floating under a levitating liquid报告了一种在悬浮液体层下面反向漂浮的迷你船,展现出不同寻常的浮力。这项观察挑战了我们对于液体-空气界面的直觉理解,或有助于未来进一步研究液体边界行为。
在重力的作用下,容器(如烧瓶)中的液体通常会落至容器底部。但是在特定情况下,垂直振动液体可以使之浮于某低密层(如空气层)之上。法国巴黎高等物理化工学院、巴黎文理研究大学、法国国家科学研究中心、朗之万研究所的Emmanuel Fort及同事表明,这种垂直振动还可以使浮力在悬浮液体的下层发生反转——仿佛重力倒转。他们在实验中向容器内注入液体(如硅油或甘油),接着垂直振动容器,将空气注入容器底部,直到液体开始悬浮。像模型船这样的物体便可在悬浮液体的下表面反向漂浮。作者解释说,垂直振动引发了这种明显的反重力效应。不仅如此,他们还发现液体下部的空气气泡会下沉而不是上升,这是一种在之前实验中观察到过的相关的反重力效应。
塑料小船漂浮在悬浮液体的上下表面 版权:Benjamin Apffel等
Fort及同事的观察结果违反了阿基米德原理,即浸在流体中的物体受到竖直向上的浮力,其大小等于物体所排开流体的重力。他们表明这种浮力会映射在悬浮液体层的下界面,并使用同时浮在悬浮液体层上层和下层的两只船证明了这一点。但是,这不仅仅只是一种海上奇景:这种现象或许在运输气体或流体中被困材料方面,具有实际应用意义,新西兰奥克兰大学的Vladislav Sorokin和俄罗斯振动力学实验室的Iliya Blekhman在一篇“新闻与观点”文章中写道。
《自然》新闻与观点文章:Vibration overcomes gravity on a levitating fluid
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Nature | doi: 10.1038/s41586-020-2643-8
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Floating under a levitating liquid
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