ในศตวรรษที่ 16 Leonardo da Vinci ได้อธิบายปรากฏการณ์ที่น่าสนใจเกี่ยวกับน้ำครั้งแรกซึ่งต่อมากลายเป็นที่รู้จักกันในชื่อ และอีกห้าศตวรรษต่อมาในที่สุดนักวิทยาศาสตร์ก็อธิบายว่าทำไมมันจึงเกิดขึ้น
การกระโดดครั้งนี้ไม่ใช่คุณสมบัติที่ไม่ชัดเจนที่นักวิทยาศาสตร์มองเห็นเท่านั้น คุณเพียงแค่ต้องเดินเข้าไปในห้องครัวของคุณหรือกระโดดเข้าไปในห้องอาบน้ำเพื่อดูมัน
หากคุณเปิดก๊อกน้ำให้สังเกตว่าเกิดอะไรขึ้นเมื่อน้ำกระทบกับพื้นผิวของอ่างล้างจาน มันสร้างชั้นน้ำที่ไหลเวียนเร็วและบางมากซึ่งล้อมรอบด้วยวงแหวนที่มีความหนาและศูนย์กลางของน้ำเชี่ยว การกระโดดไฮดรอลิกหมายถึงจุดที่น้ำเพิ่มขึ้นและก่อตัวเป็นชั้นหนาขึ้น
เริ่มต้นในปี 1819 กับนักคณิตศาสตร์ชาวอิตาลี Giorgio Bidone นักวิจัยหลายคนพยายามที่จะอธิบายว่าอะไรทำให้เกิดน้ำกระโดดในลักษณะนี้ แต่คำอธิบายและสมการทั้งหมดได้โน้มน้าวกับแรงโน้มถ่วงในฐานะกำลังสำคัญ Rajesh K. Bhagat หัวหน้าผู้สมัครปริญญาเอกภาควิชาวิศวกรรมเคมีและเทคโนโลยีชีวภาพของมหาวิทยาลัยเคมบริดจ์ในอังกฤษกล่าว
เพื่อกำจัดแรงโน้มถ่วง Bhagat และทีมของเขาทำการทดลองอย่างง่าย พวกเขากระแทกพื้นผิวราบเรียบแนวราบพร้อมไอพ่นน้ำเพื่อสร้างการกระโดดไฮดรอลิกแบบง่าย - แบบเดียวกับที่คุณเห็นถ้าคุณเปิดน้ำที่อ่างครัว แต่แล้วพวกเขาก็เอียงพื้นผิวนี้ในรูปแบบต่าง ๆ : ในแนวตั้งที่มุม 45 องศาและแนวนอน - ในที่สุดเจ็ตน้ำก็จะชนกับพื้นผิวที่กลายเป็นเพดาน เพื่อบันทึกการกระโดดครั้งแรกพวกเขาบันทึกสิ่งที่เกิดขึ้นกับกล้องความเร็วสูง
ในทุกกรณีการกระโดดไฮดรอลิกเกิดขึ้นที่จุดเดียวกัน กล่าวอีกอย่างหนึ่งว่าชั้นในที่บางและเคลื่อนไหวเร็วนั้นมีขนาดเท่ากันไม่ว่าจะวางในแนวใดหากแรงโน้มถ่วงทำให้เกิดการกระโดดน้ำจะกลายเป็น "บิดเบี้ยว" ในระนาบใด ๆ นอกเหนือจากแนวราบ Bhagat กล่าว "การทดลองง่ายๆนี้พิสูจน์ได้ว่ามันคืออะไรนอกจากแรงโน้มถ่วง"
ทฤษฎีใหม่ไม่ได้เกิดจากแรงดึงดูด
เพื่อศึกษาแรงอื่น ๆ ที่อาจเกิดขึ้นนักวิจัยได้ทำการเปลี่ยนแปลงความหนืดของกระแสน้ำซึ่งเป็นการวัดว่าสามารถต้านทานการไหลได้มากเพียงใดโดยการผสมกับกลีเซอรอลแอลกอฮอล์ชนิดหนึ่งที่มีความตึงผิวคล้ายกับน้ำ แต่ ที่มีความหนืดมากกว่าน้ำ 1,000 เท่า
พวกเขายังคงความหนืดคงที่และลดแรงตึงผิว - แรงดึงดูดที่เก็บโมเลกุลของของเหลวเข้าด้วยกันที่พื้นผิว - โดยการผสมในส่วนผสมทั่วไปในผงซักฟอกที่เรียกว่าโซเดียมโดเดซิลเบนซีนซัลโฟเนต (SDBS). ในที่สุดพวกเขาแปรผันทั้งความหนืดและแรงตึงผิวโดยการผสมน้ำกับโพรพานอลซึ่งเป็นแอลกอฮอล์อีกชนิดหนึ่งเพื่อให้สารละลายมีความหนืดมากกว่าน้ำบริสุทธิ์ 25 เปอร์เซ็นต์ แต่มีแรงตึงผิวที่อ่อนลงสามเท่า
สิ่งนี้ทำให้นักวิจัยสามารถแยกอิทธิพลของแต่ละแรงเอียนวิลสันผู้เขียนอาวุโสของศาสตราจารย์ของของแข็งและพื้นผิวอ่อนนุ่มที่มหาวิทยาลัยเคมบริดจ์บอกวิทยาศาสตร์สด
ประเด็นก็คือ "สามารถคาดการณ์ได้ว่าการเปลี่ยนแปลงระหว่างฟิล์มบางและฟิล์มหนาเริ่มต้นอย่างไร" วิลสันกล่าว ทฤษฎีก่อนหน้าจำนวนมากไม่สามารถทำเช่นนั้นได้เนื่องจากตำแหน่งของการกระโดดไฮดรอลิกเปลี่ยนไปเมื่อชั้นหนากระทบกับขอบบางประเภทเช่นขอบของอ่างล้างจาน
การกระโดดเกิดขึ้น ณ จุดที่แรงจากแรงตึงผิวและความหนืดเพิ่มขึ้นและสมดุลโมเมนตัมจากเจ็ทเหลว
การรู้ว่าการกระโดดครั้งนี้เกิดขึ้นที่ใดอาจมีแอปพลิเคชั่นในอุตสาหกรรมวิลสันกล่าว ชั้นบาง ๆ ที่ก่อตัวขึ้นก่อนการกระโดดจะมีแรงมากกว่าชั้นที่หนากว่าจึงทำให้พื้นที่ที่บางกว่ามีประสิทธิภาพในการถ่ายเทความร้อน
Bhagat กล่าวว่าเครื่องบินไอพ่นความเร็วสูงใช้ในงานอุตสาหกรรมเช่นการทำความสะอาดในกระบวนการผลิตนมและการระบายความร้อนของใบพัดเครื่องบินหรือสารกึ่งตัวนำซิลิกอน บ่อยครั้งที่แอพพลิเคชั่นเหล่านี้มีไอพ่นน้ำเป็นระยะ ๆ มีประสิทธิภาพมากกว่าวิลสันกล่าว เพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพของเครื่องบินไอพ่นที่ไม่ต่อเนื่องเหล่านี้คุณต้องสามารถคาดการณ์ได้ว่าจะเกิดการกระโดดของไฮดรอลิกเริ่มต้นขึ้นที่ใด
