在涉及弹力球、塑料瓶和高速摄像机的实验中，智利的研究人员发现，通过旋转瓶子内部的水，可以控制容器弹跳的高度。
如果这个实验听起来像是社交媒体挑战中的内容，那是因为它确实是。智利奥希金斯大学研究流体动力学的物理学家巴勃罗·古铁雷斯（Pablo Gutiérrez）在看到他的儿子向他展示病毒式传播的“瓶子翻转”挑战后，开始对弹跳容器产生兴趣：投掷半满的塑料瓶，使其首尾翻转并稳稳落地。“巴勃罗非常擅长这项挑战，”古铁雷斯的合著者，圣地亚哥大学的物理学家莱昂纳多·戈尔迪略（Leonardo Gordillo）笑着说。“他扔了很多瓶子。”
因此，物理学家和他们的研究团队将瓶子翻转带入了实验室。他们在瓶子底部粘上橡胶球的一半，以增强其弹跳力。他们做出了一个关键的观察：他们事先旋转过的瓶子弹跳得远不如以前，这可能要归功于流体动力学。为了验证这一点，物理学家们制造了一种装置，可以以科学的精确度旋转和掉落瓶子。一台高速摄像机以每秒 2,000 帧的速度捕捉掉落过程。事实上，水旋转得越快，瓶子的弹跳就越低。研究结果发表在《物理评论快报》上。
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“这是真的。我试过了，”沙特阿拉伯阿卜杜拉国王科技大学的流体物理学家塔德·特鲁斯科特（Tadd Truscott）说，他没有参与这项工作，但他表示自己曾尝试过手动旋转和投掷瓶子。“而且效果非常好。”
图片来源：Brown Bird Design；来源：“旋转流体减少部分填充容器的弹跳”，作者：Klebbert Andrade 等人，《物理评论快报》，第 130 卷；2023 年 6 月 16 日
就像汽车乘客在急转弯时一样，瓶子内部旋转的水会被推到容器的侧面，迫使其沿着瓶壁均匀向上。当瓶子撞击地面时，旋转起来的水会向下流向瓶子底座中心的单点。“所有的流体都试图通过[那个点]，但无法通过，”特鲁斯科特说。
由于无处可去，水会向上飞溅。大部分下落的瓶子的动量被重定向到这个垂直射流中，而不是弹跳中，从而抑制了冲击力，并解释了为什么旋转的瓶子在“翻转”时往往能稳稳落地。然后，旋转的水射流像龙卷风一样向外扩散，并在大部分水击中瓶子顶部并引起延迟反弹之前就飞散开来。
特鲁斯科特说，他很想看看这种效果是否适用于粘性更大的流体或更大的容器尺寸。这些发现或许可以用于减轻燃料箱等充液容器的碰撞损坏。这也可能让人们在家度过一个有趣的下午；研究人员鼓励读者旋转瓶子，自己重现实验结果。