재미있는 루프와 나선형 워터 제트를 생성하도록 설계된 소위 “바보 스프링클러”를 사용하면 여름에 잔디밭에 물을 주는 것이 실용적이면서 재미있을 수 있습니다. 그리고 부팅할 수 있는 몇 가지 흥미로운 물리학이 있습니다. 미국국립과학원회보(Proceedings of the National Academy of Sciences)에 발표된 새로운 논문에 따르면, 뉴욕대학교 쿠란트 연구소(Courant Institute)의 연구원들은 유체 역학의 오랜 문제에 대한 답을 찾기 위해 다양한 어리석은 스프링클러 설계로 일련의 실험을 수행했다고 합니다.
이전에 보고된 바와 같이 역 스프링클러 문제는 물리학자 Richard Feynman이 이 개념을 대중화했기 때문에 관련이 있지만 실제로는 Ernst Mach의 1883년 교과서 한 장으로 거슬러 올라갑니다. 역학의 과학 (Ihrer Entwicklung Historisch-Kritisch Dargerstellt의 다이 메카닉). 마하의 사고 실험은 1940년대 프린스턴 대학의 물리학자들이 이 문제에 대해 토론을 시작할 때까지 상대적으로 모호해졌습니다.
파인만은 당시 대학원생이었으며 자신의 가설을 검증하기 위해 사이클로트론 실험실에서 실험을 고안하는 등 열성적으로 논쟁에 뛰어들었습니다. 리버스 스프링클러는 일반 스프링클러처럼 작동하며, 말하자면 뒤로만 작동한다는 것을 직관할 수도 있습니다. 그러나 물리학은 더 복잡한 것으로 밝혀졌습니다. 파인만은 “첫눈에 답은 완벽하게 명확하다”고 썼다. 농담이시군요, 파인만 씨 (1985). “문제는 어떤 사람은 한 방향이 완벽하게 명확하다고 생각하고 다른 사람은 반대 방향이 완벽하게 명확하다고 생각할 것이라는 것입니다.”
Mach는 역방향 스프링클러에서는 회전이 없을 것이라고 제안했습니다. 즉, 노즐이 물을 빨아들일 때 노즐에 가해지는 반력은 노즐을 시계 반대 방향으로 당기고, 노즐 내부로 유입되는 물은 시계 방향으로 밀어냅니다. 이 정상 상태 시나리오에서는 두 힘이 서로 상쇄됩니다. 파인만의 실험에서는 처음에 노즐을 통해 물을 펌핑하기 위해 압력을 가했을 때 약간의 떨림이 나타났고, 그 후 스프링클러가 원래 위치로 돌아와 가만히 있는 것으로 나타났습니다.
이 주제에 대해 더 알고 싶다면 아래를 참고하세요
