Пузырёк-катапульта: как кривизна пузырька управляет струёй экспресс

Оригинал: "Impulse-induced liquid jets from bubbles with arbitrary contact angles"
arXiv:2602.03185 · 2026-02-03 · CC BY 4.0 · 1 мин
Маленький пузырёк у стенки трубки может выстрелить струёй жидкости — и её сила зависит от того, насколько пузырёк выгнут и как глубоко трубка погружена.

Капля падает в стакан, и от поверхности отрывается крошечная струйка — тонкий фонтанчик, который на миг взлетает вверх. Примерно так же работает пузырёк, прилипший к стенке трубки, если трубку резко дёрнуть вниз. Вода вокруг пузырька устремляется внутрь, и из его верхушки выстреливает струя. Скорость этой струи зависит от формы пузырька — насколько он выгнут, как купол зонтика.

Когда трубка стоит в воздухе, а пузырёк сидит на её конце, всё просто: чем глубже вдавлен пузырёк, тем быстрее струя. Но если трубку опустить в воду, появляется хитрость. Давление воды вокруг меняет картину, и теперь у пузырька есть наилучшая кривизна. Слишком плоский — струя слабая. Слишком выгнутый — тоже слабая. А вот золотая середина бьёт сильнее всего.

Это как натягивать лук: слабо натянешь — стрела не полетит, перетянешь — тетива лопнет. Есть точное натяжение, при котором стрела летит дальше всего.

Исследователи вывели формулу, которая складывает два вклада: один от кривизны самого пузырька, другой от глубины погружения трубки. Эксперименты с настоящими пузырьками и быстрой съёмкой подтвердили расчёты. Оказалось, что оптимальная форма пузырька сдвигается, когда трубку погружают глубже. Это не просто забава: такие струи встречаются в природе — например, когда пузырьки лопаются на поверхности океана и выбрасывают в воздух мельчайшие капли соли.

При лопании пузырька на поверхности воды струя может разогнаться до нескольких метров в секунду — быстрее, чем бежит человек.

Учёные
Daniel BernoulliLeonhard EulerGeorge Gabriel StokesLudwig Boltzmann
Понятия
формула вторая космическая скорость скорость закон Бернулли формирование релятивистских джетов препятствие джеты сверхновых импульс джет закон Архимеда жидкость смазка сопротивление вихрь пузырь поверхностное натяжение прицельный параметр течение жидкости турбулентная коагуляция турбулентное перемешивание