Понекогаш сметаме дека некој феномен бил проучен од секој агол, дека неговото однесување веќе не остава многу простор за изненадувања. А сепак, истражувачите продолжуваат да го проучуваат затоа што основното објаснување останува нецелосно или затоа што тоа го бараат индустриските процеси... Но, кој би се обложил дека хидрауличкиот скок може да ги изненади физичарите? А сепак, Алекси Дишезн (Alexis Duchesne) и неговите колеги од Универзитетот во Лил биле изненадени кога увиделе дека овој хидродинамички феномен започнува да осцилира, нешто што до сега не било никогаш забележано.

Леонардо да Винчи го опишаl феноменот на хидрауличкиот скок уште во 16 век. А познат ни е на сите, сме го набљудувале илјадници пати во кујната, иако можеби и не го знаеме неговото точно име и не му придаваме некое особено значење: кога млазот вода од чешмата ќе го погоди дното од мијалникот, се формира фина мазна површина што се протега радијално, а потоа на одредено растојание протокот одненадеж се менува, а се менува и дебелината на слојот вода. Притоа се создава своевиден кружен набор. Е, токму тоа е тој феномен – хидрауличкиот скок. Феноменот може да се забележи и во природата. На пример, кога течението на реката ќе наиде на плима која брзо се зголемува (иако овој феномен има и специфично име – се нарекува плимeн бран).

За физичарите, предизвикот е да разберат што точно се случува при процесот и дали може да се предвидат растојанието од млазот на коешто се формира скокот, при даден сет на услови. А проблемот е далеку од едноставен! Јасно е дека дисконтинуитетот на скокот извојува два режима. Првиот, во близина на млазот, одговара на брзината на протокот на вода која е поголема од онаа на гравитациските бранови кои се шират на површината. Колку повеќе се оддалечуваме од точката на удар, толку повеќе се намалува брзината на протокот. Скокот се формира таму каде што хиерархијата е обратна, каде гравитациските бранови стануваат најбрзи. За да се моделира системот, сепак, мора да се земе предвид и вискозноста, а и улогата на површинскиот напон е далеку од јасна.

Продолжувајќи ја оваа насока на истражување, Алекси Дишезн и неговите колеги спровеле експерименти со млаз со многу мал пречник, помал од еден милиметар, и со прилагодлива брзина на протокот кој вертикално удира врз кружна плоча со радиус помеѓу 1 и 6 сантиметри. Кога водата ќе стигне до работ на плочата, таа паѓа, за разлика од случајот со мијалникот кој има странични ѕидови. Но, за обично проучување на скоковите, ова не прави никаква разлика.

Кога протокот е голем, се формира стабилен скок. Интересните работи почнуваат кога ќе се намали протокот. Физичарите потоа набљудуваат минливи режими пред да се воспостави стабилен режим на скок. Но, при брзина на протокот од околу 1,8 милилитри во секунда, системот почнува редовно да осцилира – скокот се формира, па потоа се затвора околу млазот, за потоа повторно да се отвори. Циклусот има периода од редот на десетина од секундата. Доколку вредноста на протокот е клучна за воспоставување на овој режим, таа не влијае на периодот на осцилација. Од друга страна, периодот зависи линеарно од радиусот на дискот.

Тимот од Лил го моделирал феноменот и покажал дека е контролиран од површинските бранови кои се појавуваат при скокот. Овие бранови се шират нанадвор, се одбиваат од работ на дискот и се враќаат кон скокот. Се создава еден вид празнина, небаре тело од гитара, во која на одреден начин резонираат гравитациските бранови. Шуплината ја избира фреквенцијата, која со менување на висината на водата предизвикува затворање на скокот. Откако ќе се затвори, овој ефект исчезнува и скокот повторно се отвора.

Решавањето на равенките што го опишуваат системот (со Беселови функции) овозможиле одредени предвидувања, што истражувачите ги тестирале. На пример, со поставување на млазот не во центарот, туку на прецизна позиција на дискот, тимот можел да го предвиди периодот на осцилација на скоковите на оваа конкретна локација. Уште поизненадувачки, истражувачите потврдиле дека со поставување на две млазници од двете страни на центарот (околу една третина од вкупниот радиус на дискот), двете проекции осцилирале фазно спротивно – кога едната се затворала, другата се отворала и обратно. Се чини дека приказната на хидрауличниот скок е полна со... пресврти!

Извор Pour la Science