Dette er faktisk to båter som flyter på hver sin side av en svevende væske.
Dette er faktisk to båter som flyter på hver sin side av en svevende væske.

Her flyter den lille båten opp-ned, på undersiden av væsken

Og væsken svever inne i en tank.

Publisert

Her ser vi noe som ser umulig ut. En liten båt ligger oppå overflaten, et ganske normalt syn. Men dette er ikke en vanlig vannoverflate, det er en svevende masse som har to overflater - både på over- og undersiden.

Og det flyter en båt på undersiden også - noe som bryter med vår intuitive forståelse av hvordan verden fungerer.

Dette er bilder fra et nytt fysikk-eksperiment som er publisert i tidsskriftet Nature - og det handler altså om hvordan en liten båt kan flyte opp-ned på svevende væske.

I videoen under kan du se eksperimentet i full bevegelse.

Hva er det egentlig som foregår her?

Anti-tyngdekraft?

Dette er ikke vanlig vann, men en tyktflytende væske. I dette eksperimentet har forskerne brukt såkalt silikonolje.

Selve prinsippet for å få væsken til å sveve inne i tanken er velkjent, og har vært eksperimentert med siden 1950-tallet.

Som du kan se av videoen, er væsken inne i en beholder som viberer svært raskt. Beholderen vibrerer i mer enn 60 ganger i sekundet, og luft pumpes ned under dette væskelaget.

Da blir væsken liggende på en pute av luft, og den raske vibrasjonen forhindrer at alt sammen kollapser. Den raske vibrasjonen endrer ikke den faktiske tyngdekraften, men den får væsken til å oppleve tyngdekraft som varierer svært raskt, ifølge en analyseartikkel som også publiseres i den siste Nature-utgaven.

Dette kalles effektiv tyngdekraft, og er summen av forskjellige krefter som påvirker systemet. Blant annet henger svevingen sammen med at væsken ligger oppå en pute av luft som komprimeres av væskens tyngde, og får høyere trykk.

Over visse vibrasjonshastigheter blir denne effekten stabil, og væsken blir hengende i tanken, hvis det er luft under.

Dermed får du en svevende væske med to overflater: både på over- og undersiden. Og denne forskergruppen fra blant annet Sorbonne-universitetet i Paris har nå vist at små gjenstander kan flyte på undersiden av væsken. Båtene på bildet veier rundt syv gram og er to og en halv centimeter lange.

Opp-ned-båt

Og båtene flyter nesten akkurat som de ville gjort på oversiden. Forskerne beskriver fenomenet selv som snudd oppdrift, og at båtene oppfører seg som om tyngdekraften har blitt snudd på hodet.

Effektene som oppstår når væsken ristes gjelder også gjenstander på den stabile overflaten, og båten flyter - bare opp-ned.

Her eksisterer båten i et ekvilibrium - blant annet blir den holdt oppe av høyere lufttrykk i puten under væsken, mens tyngdekraften vil dra den ned. Men hele systemet er stabilt, så båten blir liggende der.

Den blir også liggende stabilt, som om den skulle ha flytt på overflaten.

Dette er ikke helt likt som vanlig flyting, og forskerne viste at gjenstander over en viss vekt falt ned selv om laget med væske holdt seg stabilt. Her blir stabiliteten brutt.

Prinsippene som forskerne beskriver både eksperimentelt og matematisk i Nature-studien, kan kanskje brukes i visse former for industri.

Referanse:

Apffel mfl: Floating under a levitating liquid. Nature, 2020. DOI: 10.1038/s41586-020-2643-8. Sammendrag

Sorokin mfl: Vibrating overcomes gravity on a levitating fluid. Nature, 2020.