Ο Richard Feynman, στο βιβλίο του «Σίγουρα θα αστειεύεστε κύριε Φάϊνμαν» , περιγράφει ένα «καταστροφικό» πείραμα:
«Κάποτε κάναμε ένα πολύ παράξενο πείραμα στον χώρο όπου βρίσκονταν το κύκλοτρο 27 ιντσών στο Πρίνστον. Το πείραμα ήταν σχετικό με ένα γνωστό πρόβλημα που υπήρχε στα βιβλία υδροδυναμικής: Έχεις μια περιστρεφόμενη συσκευή ποτίσματος του γκαζόν με βραχίονα σε σχήμα S, και το εξερχόμενο νερό σχηματίζει ορθές γωνίες ως προς τον άξονα περιστροφής, κάνοντας το βραχίονα να περιστρέφεται κατά μια ορισμένη φορά. Όλοι ξέρουν τη φορά περιστροφής: αντίθετη προς το εξερχόμενο νερό. Και να η ερώτηση:
Αν είχες μια λίμνη, ή μια πισίνα, και τοποθετούσες τη συσκευή ποτίσματος κάτω από το νερό, έτσι ώστε να ρουφά νερό αντί να το εκτοξεύει, με ποια φορά θα περιστρεφόταν ο βραχίονας;
 Η απάντηση είναι οφθαλμοφανής και πέρα για πέρα ξεκάθαρη. Ωστόσο, τότε δεν συμφωνούσαμε μεταξύ μας, και υπήρχε έντονη διχογνωμία. Έτσι, όλοι συζητούσαμε, θυμάμαι, σε ένα ειδικό σεμινάριο ή τσάι, οπότε κάποιος απευθύνθηκε στον καθηγητή John Wheeler και ζήτησε τη γνώμη του σχετικά με το πρόβλημα.
«Χθες ο Feynman με είχε πείσει ότι γυρνούσε προς τα πίσω. Σήμερα με έπεισε το ίδιο καλά ότι γυρίζει προς τα μπρος. Δεν ξέρω τι θα με πείσει αύριο!», δήλωσε ο Wheeler.
Θα σας πω ένα επιχείρημα για να πειστείτε ότι γυρίζει έτσι, και ένα άλλο επιχείρημα για να πειστείτε ότι γυρίζει ανάποδα.
Το πρώτο λοιπόν: Όταν ρουφά νερό, είναι σαν η συσκευή να τινάζει το νερό προς τα μέσα, οπότε ο βραχίονας θα περιστρέφεται με φορά αντίθετη του εισερχομένου νερού.
Αλλά μετά ένας άλλος έρχεται και λέει: «Υποθέστε ότι κρατάμε το βραχίονα ακίνητο και ρωτάμε ποια ροπή στρέψης χρειάζεται ώστε να μπορούμε να τον κρατάμε ακίνητο. Στην περίπτωση όπου το νερό τινάζεται προς τα έξω, όλοι ξέρουμε ότι πρέπει να κρατήσουμε τις άκρες του βραχίονα, λόγω της φυγόκεντρης δύναμης που αναπτύσσεται από την κυκλική ροή του νερού. Τώρα, όταν το νερό ρέει γύρω από την ίδια καμπύλη κατά την αντίθετη φορά, η αναπτυσσόμενη φυγόκεντρη δύναμη θα είναι η ίδια. Οπότε οι δυο περιπτώσεις είναι όμοιες, και ο βραχίονας θα περιστρέφεται κατά την ίδια φορά, είτε εκτοξεύει νερό είτε εισροφά».
Έπειτα από λίγη σκέψη, κατέληξα στην απάντηση. Ήθελα όμως να κάνω ένα πείραμα για να την επιβεβαιώσω.
Στο κύκλοτρο του εργαστηρίου του Πρίνστον είχαν μια τεράστια φιάλη νερού ˙ μου φάνηκε ότι έπρεπε για το πείραμα. Τάπωσα τη φιάλη με ένα μεγάλο πώμα φελλού. Πήρα ένα κομμάτι χάλκινο σωλήνα και το δίπλωσα σε σχήμα S. Στο μέσο άνοιξα μια τρύπα και της εφάρμοσα ένα κομμάτι λαστιχένιου σωλήνα, το άλλο άκρο του οποίου το έχωσα στη φιάλη περνώντας το μέσα από μια τρύπα στο πώμα φελλού. Άνοιξα άλλη μια τρύπα στο πώμα και πέρασα μέσα στη φιάλη έναν άλλο λαστιχένιο σωλήνα, τον οποίο συνέδεσα με τη συσκευή πεπιεσμένου αέρα του εργαστηρίου. Διοχετεύοντας αέρα στη φιάλη, περίμενα ότι το νερό θα εισερχόταν στον χάλκινο σωλήνα ακριβώς σαν να του το διοχέτευα εγώ. Ο σωλήνας σε σχήμα S δεν θα περιστρεφόταν βέβαια για πολύ ώρα, διότι το λάστιχό του θα στριβόταν. Ήθελα απλώς να μετρήσω την ταχύτητα της εκροής του νερού μετρώντας πόσο μακριά θα εκτινασσόταν από τα άκρα του σωλήνα.
Όλα ήταν έτοιμα, και αφήνω αέρα: «Παπ!». Το πώμα πετάχτηκε μακριά. Αφού το έσφιξα καλύτερα, ξαναδοκίμασα, και το πείραμα πήγαινε αρκετά καλά. Το νερό έβγαινε κανονικά, και ο λαστιχένιος σωλήνας άρχισε να στρίβεται. Αύξησα λίγο την πίεση, διότι παίρνεις πιο ακριβείς μετρήσεις όταν η ταχύτητα είναι μεγαλύτερη. Μέτρησα πολύ προσεκτικά τη γωνία και την απόσταση, αύξησα την πίεση ξανά, οπότε όλη η διάταξη τινάχθηκε στον αέρα˙ το εργαστήριο γέμισε νερό και γυαλιά. Ένας φίλος που παρακολουθούσε καταβράχηκε και χρειάστηκε να πάει στο σπίτι του για να αλλάξει (από θαύμα δεν κοπήκαμε με τα γυαλιά). Πολλές φωτογραφίες του θαλάμου Wilson που είχαν τραβηχτεί με τη χρήση του κυκλότρου καταστράφηκαν. Μόνο εγώ, που για κάποιο λόγο στεκόμουν μακριά, δεν πολυβράχηκα. Αλλά ποτέ δεν θα ξεχάσω ότι ήρθε ο μεγάλος καθηγητής Del Sasso, υπεύθυνος για το κύκλοτρο, και μου είπε αυστηρά: «Τα πειράματα των πρωτοετών πρέπει να γίνονται στο εργαστήριο πρωτοετών!»»

Αυτό το ερώτημα που άφησε μετέωρο ο Φάινμαν μέσα σε έναν κατακλυσμό από νερό και σπασμένα γυαλιά, φαίνεται πως βρήκε την τελική επιστημονική του απάντηση μετά από 80 χρόνια. Σε μια πρόσφατη δημοσίευση με τίτλο «Geometry controls momentum flux in the sprinkler problem«, οι ερευνητές Jesse Etan Smith et al. παρουσιάζουν νέα στοιχεία για το πρόβλημα που απασχόλησε τους φυσικούς για δεκαετίες.

Στο βιβλίο του ο Φάινμαν γράφει ότι πρόλαβε απλώς να δει τον σωλήνα να «συστρέφεται», λίγο πριν διαλυθεί η πειραματική του διάταξη. Τα πρόσφατα πειράματα έδωσαν μια σαφέστερη απάντηση στο ερώτημα. Έδειξαν ότι ένας περιστρεφόμενος εκτοξευτήρας που λειτουργεί αντίστροφα, δηλαδή ρουφά νερό αντί να το ψεκάζει, στρέφεται πράγματι προς την αντίθετη φορά από έναν κανονικό εκτοξευτήρα. Η ουσία όμως της νέας εργασίας δεν βρίσκεται μόνο στην επιβεβαίωση της φοράς περιστροφής, αλλά κυρίως στην εξήγησή της.

Μια παλαιότερη ερμηνεία, που αποδίδεται στον Φάινμαν, αναζητούσε την αιτία στα εξωτερικά άκρα των σωλήνων, στα ακροφύσια, και στις δυνάμεις αναρρόφησης και πίεσης που αναπτύσσονται εκεί. Αντιθέτως, τα νέα πειράματα δείχνουν ότι η κρίσιμη μεταφορά ορμής γίνεται στο εσωτερικό της συσκευής, στον κεντρικό κόμβο όπου συναντώνται οι βραχίονες. Εκεί, οι εσωτερικές ροές του νερού δεν συγκρούονται ακριβώς μετωπικά· η μικρή αυτή ασυμμετρία κάνει τη ροή να μεταφέρει στροφορμή, με αποτέλεσμα να ασκείται ροπή στο στερεό σώμα και να προκαλείται η περιστροφή του. Παράλληλα, η γεωμετρία των βραχιόνων καθορίζει τον τρόπο με τον οποίο διαμορφώνονται οι εσωτερικοί πίδακες και, επομένως, τον τρόπο με τον οποίο μεταφέρεται η ορμή μέσα στη συσκευή.

Έτσι, στο απλό μπεκ του Φάινμαν σε σχήμα S, αν όταν εκτοξεύεται νερό περιστρέφεται προς μια κατεύθυνση, τότε όταν όταν ρουφάει νερό περιστρφεται στην αντίθετη κατεύθυνση, αλλά με πολύ μικρότερη ταχύτητα σε σχέση με την εκτόξευση (έως και 50 φορές πιο αργά). Όμως, σε πιο σύνθετες γεωμετρίεςς, η φορά δεν καθορίζεται από έναν απλό κανόνα τύπου «εκτόξευση αντίθετα από αναρρόφηση», αλλά από την γεωμετρία των βραχιόνων και από την ροπή που ασκεί η ροή του νερού, η οποία εξαρτάται από τον τρόπο με τον οποίο το νερό μεταφέρει στροφορμή μέσα στη διάταξη.

Με άλλα λόγια, πίσω από το «καταστροφικό» πείραμα του Φάινμαν δεν κρυβόταν απλώς ένα εργαστηριακό ατύχημα, αλλά ένα από τα δυσκολότερα προβλήματα υδροδυναμικής που χρειάστηκε δεκαετίες για να λυθεί πειραματικά.

διαβάστε περισσότερες λεπτομέρειες:
1. ‘Feynman and followers, you guys are off’: Physicists disprove decades-old Richard Feynman theory on ‘silly’ sprinklers – www.livescience.com/physics-mathematics/feynman-and-followers-you-guys-are-off-physicists-disprove-decades-old-richard-feynman-theory-on-silly-sprinklers
2. Solution to Feynman’s reverse sprinkler puzzle also applies to “silly sprinklers – https://arstechnica.com/science/2026/07/solution-to-feynmans-reverse-sprinkler-puzzle-also-applies-to-silly-sprinklers/

Κατηγορίες:ΜΗΧΑΝΙΚΗ

Ετικέτες: Feynman, Η ΑΣΚΗΣΗ ΤΗΣ ΕΒΔΟΜΑΔΑΣ, ΥΔΡΟΔΥΝΑΜΙΚΗ, PHYSICS