Vedci levitujú vodné kvapky, vyčísľujú to, čo poháňa "čarovné" správanie


                     Vedci levitujú vodné kvapky, zistiť, čo poháňa "čarovné" správanie

            
                                            

Fotoaparát zachytil kvapku oleja, ktorý sa počas experimentu na MIT vynášal

                     Kredit: MIT
                

            

Dokonca aj keď fyzici používajú veľké, drahé experimenty na odhalenie obrovských gravitačných vĺn a malých hadrónov, môžu stále odpovedať na otázky o dôkladnom svetle. Napríklad – Prečo sa kvapky studeného mlieka odrážajú na povrchu horúcej kávy skôr, než sa potopia? Prečo sa v daždi na povrchu bazéna vysypali tepavé guľky vody

Tím výskumníkov z Massachusetts Institute of Technology (MIT) po prvýkrát pozoroval a opísal sily, ktoré spôsobujú, že kvapky kvapaliny ležia nad povrchom väčších nádrží. [Liquid Sculptures: Dazzling Photographs of Falling Water]

Tu je návod, ako to funguje.

Keď klesne dažďová kvapka na povrch lúpeže, výskumníci zistili dvojité motory, ktoré odrazili. Kolízia spôsobuje, že sa malé malé prúdy pohybujú vnútri kvapôčky, ako aj pod povrchom kaluží. Ak by ste sa mohli pozrieť do kvapôčky, uvidíte, že voda preteká smerom nadol po okrajoch vnútri kvapky a potom sa vyliezne späť smerom do stredu, objavil nový výskum

Tento točivý pohyb vo vnútri kvapôčky, neviditeľný za väčšiny okolností, vytvára dostatok sily, aby sa zachytával vzduch vo vnútri kvapôčky. Vzduch sa formuje do tenkého, rýchleho prúdu vetra, ktorý tečie pod kvapkou, pričom podľa nových zistení drží jeho šírku nad povrchom.

 Obrázok z papiera znázorňuje, ako sa voda v kruhoch v kvapôčke a pod povrchom bazénu otáča a vtiahne vzduchový vankúš

Obrázok z papiera znázorňuje, ako sa voda v kruhoch v kvapôčke a pod povrchom bazénu otáča a vtiahne vzduchový vankúš

             Kredit: Journal of Fluid Mechanics

Vedci zistili, že tieto motory – vnútri kvapôčky a pod povrchom kvapaliny – sa nerozpínajú samy. Tepelné rozdiely medzi kvapkou a kvapalinou, ktorou pôsobí, spôsobujú rotáciu a levitáciu. Akonáhle sa dažďová kvapka zahreje alebo ochladí na teplotu lúpanej vody – proces spúštaný týmito zvlákňovanými motormi, ktorý môže trvať od milisekund do sekúnd – dôjde k zrúteniu jeho magického koberca vzduchu a zmizne do kaluže,

Výskumníci MIT zistili, ako vypočítať minimálny rozdiel v teplo pre levitáciu v každej danej tekutine. Ak je rozdiel väčší ako minimum, zistili, že kvapôčka je dlhšia. Akékoľvek kratšie a pokles nebude vôbec levitovať.

Prostredníctvom niektorých chytrých experimentálnych nastavení a pomocou vysokorýchlostných kamier mohli výskumníci urobiť v pohybe krásne videá levitacích motorov. Vedci zmiešali niekoľko lesklých vločiek oxidu titaničitého do oleja, potom pripevnili kvapku tohto oleja na povrch väčšieho bazéna so striekačkou. Podsadzovali kvapku s jasnou LED a oxid titaničitý sa rozsvietil, keď sa točil v prúdiacom prúde po dráhe motorov.

Autori publikovali článok opisujúci objav 8. novembra v Journal of Fluid Mechanics

Pôvodne publikované na živých vedách