นักวิทยาศาสตร์ลอยตัวหยดน้ำ, หาว่าพฤติกรรมใดที่ 'วิเศษ'

แม้ในขณะที่นักฟิสิกส์ใช้การทดลองขนาดใหญ่และราคาแพงเพื่อเปิดโปงคลื่นความโน้มถ่วงขนาดใหญ่และฮาดรอนตัวเล็กพวกเขายังสามารถตอบคำถามเกี่ยวกับโลกีย์ได้อย่างทั่วถึง ตัวอย่างเช่น - ทำไมหยดนมเย็นตีกลับบนพื้นผิวของกาแฟร้อนก่อนที่จะจม? เหตุใดทรงกลมที่มีน้ำขนาดเล็กจึงลอยข้ามผิวน้ำในสายฝน

ทีมนักวิจัยที่สถาบันเทคโนโลยีแมสซาชูเซตส์ (MIT) ได้ทำการสังเกตการณ์เป็นครั้งแรกและอธิบายถึงแรงที่ทำให้หยดของเหลวลอยขึ้นเหนือพื้นผิวของอ่างเก็บน้ำขนาดใหญ่

นี่คือวิธีการทำงาน

เมื่อน้ำฝนตกลงมาบนพื้นผิวของบ่อนักวิจัยพบว่าเครื่องยนต์คู่เตะเข้ามาชนทำให้เกิดกระแสเล็ก ๆ หมุนรอบตัวในหยดเช่นเดียวกับด้านล่างพื้นผิวของบ่อ หากคุณสามารถเพ่งดูหยดน้ำคุณจะเห็นน้ำพุ่งลงไปตามขอบด้านในหยดน้ำและจากนั้นไต่กลับขึ้นไปที่ศูนย์กลางการวิจัยใหม่พบ

การหมุนวนภายในหยดนั้นซึ่งมองไม่เห็นในสถานการณ์ส่วนใหญ่จะสร้างแรงพอที่จะดึงอากาศรอบ ๆ หยด อากาศก่อตัวเป็นกระแสลมที่บางและรวดเร็วที่ไหลอยู่ใต้การตกของมันถือความกว้างของเส้นผมไว้เหนือพื้นผิวตามการค้นพบใหม่

นักวิจัยพบว่าเครื่องยนต์เหล่านั้น - ภายในหยดและใต้พื้นผิวของของเหลวไม่หมุนด้วยตัวเอง ความแตกต่างของความร้อนระหว่างการหยดและของเหลวที่ส่งผลต่อการหมุนและการลอย เมื่อน้ำฝนอุ่นหรือเย็นตัวลงที่อุณหภูมิของบ่อ - กระบวนการเร่งความเร็วด้วยเครื่องมือปั่นที่สามารถใช้ที่ใดก็ได้จากมิลลิวินาทีถึงวินาที - มันจะพังผ่านพรมวิเศษของอากาศและหายเข้าไปในแอ่งน้ำ

นักวิจัยของ MIT ได้หาวิธีการคำนวณความแตกต่างขั้นต่ำของความร้อนเพื่อให้เกิดการลอยในของเหลวใด ๆ หากความแตกต่างสูงกว่าค่าต่ำสุดนั้นพวกเขาพบว่าหยดหยดนั้นจะลอยอีกต่อไป สั้นลงและลดลงจะไม่ลอยเลย

ด้วยการตั้งค่าการทดลองที่ชาญฉลาดและการช่วยเหลือของกล้องความเร็วสูงนักวิจัยสามารถสร้างวิดีโอที่สวยงามของกลไกการลอยได้ นักวิทยาศาสตร์ผสมสะเก็ดไทเทเนียมไดออกไซด์บางส่วนลงในน้ำมันแล้วตรึงน้ำมันนั้นลงกับพื้นผิวของสระที่ใหญ่กว่าด้วยหลอดฉีดยา พวกมันส่องแสงหยดแสง LED ด้วยความสว่างและไทเทเนียมไดออกไซด์จะสว่างขึ้นเมื่อมันหมุนวนในกระแสปั่นป่วนตามเส้นทางของเครื่องยนต์

ผู้เขียนตีพิมพ์บทความที่อธิบายการค้นพบเมื่อวันที่ 8 พฤศจิกายนในวารสารกลศาสตร์ของไหล