Udarea gazonului poate fi atât pragmatică, cât și distractivă cu așa-numitele „stropitoare proaste”, acele dispozitive din plastic încântătoare care pulverizează apă în bucle și spirale amuzante. Dar sub exteriorul lor jucăuș se ascunde o problemă serioasă de fizică care i-a nedumerit pe oamenii de știință de peste un secol. Cercetătorii de la Institutul Courant al Universității New York au abordat acum problema aspersorului invers - popularizată de fizicianul Richard Feynman - experimentând cu stropitoare proaste construite chiar de ei. Descoperirile lor, publicate în Proceedings of the National Academy of Sciences, susțin o teorie numită teoria fluxului de impuls și infirmă ipotezele anterioare ale lui Ernst Mach și Feynman.

Problema aspersorului invers datează dintr-un experiment mental din manualul lui Ernst Mach din 1883. Mach a propus că un aspersor care aspiră apă nu s-ar roti, deoarece forțele asupra duzei s-ar anula reciproc. Feynman, pe când era student absolvent la Princeton în anii 1940, a dezbătut faimos problema și a construit un experiment în laboratorul ciclotronului, observând doar o ușoară vibrație. Dar experimentele ulterioare au produs rezultate contradictorii: unele au arătat o rotație inversă constantă, altele doar mișcare tranzitorie, iar altele schimbări instabile de direcție.

În 2024, matematicianul aplicat de la NYU, Leif Ristroph, și echipa sa au construit un aspersor personalizat cu rulmenți cu frecare ultra-scăzută, l-au imersat în apă și au folosit coloranți și lasere pentru a urmări fluxul. Au descoperit că aspersorul invers se rotește de 50 de ori mai încet decât unul normal, dar prin mecanisme similare - ca o „rachetă pe dos” în care jeturile interne se ciocnesc și produc cuplu. Modelul lor matematic, teoria fluxului de impuls, s-a potrivit cu experimentele, dar a testat doar brațe în formă de S.

Acum, Ristroph și colab. extind acea lucrare la stropitoare proaste de diverse forme, testând atât modurile înainte, cât și pe cel invers. Rezultatele susțin puternic teoria fluxului de impuls și contrazic ideile lui Mach și Feynman. De asemenea, au arătat că forma brațului controlează fluxul jetului, oferind linii directoare pentru proiectarea structurilor precum turbinele care convertesc fluxurile de fluide în energie. „Descoperirile noastre oferă o înțelegere mai fermă a modului în care componentele răspund la fluxurile de fluide - cunoștințe care pot ghida viitoarele progrese inginerești și tehnologice”, a declarat coautorul Brennan Sprinkle de la Școala de Mine din Colorado.

Laboratorul lui Ristroph are un istoric de a aborda puzzle-uri colorate: în 2018, au perfecționat rețeta de bule; în 2021, au studiat „pădurile de piatră” chinezești; în 2021, au construit o supapă Tesla funcțională; iar în 2022, au analizat aerodinamica avioanelor de hârtie. Pentru că, uneori, cea mai profundă fizică vine din cele mai proaste jucării.