Почему некоторые капли воды отскакивают от удара.

Теперь исследователи могут объяснить, почему некоторые капли воды отскакивают от поверхности, как пляжный мяч, даже не касаясь их.

Исследование может помочь сделать разработку будущих капельных технологий более точными и эффективными.

Столкновения между каплями жидкости и поверхностями или другими каплями происходят постоянно. Например, небольшие капли воды в облаках сталкиваются друг с другом, образуя более крупные капли, которые в конечном итоге могут упасть и ударить по твердому телу, как лобовое стекло автомобиля.

После столкновения капли могут вести себя по-разному, некоторые из них выплескиваются, некоторые покрывают поверхность чисто, а некоторые могут даже подпрыгивать, как пляжный мяч.

В новой статье в Physical Review Letters исследователи обрисовывают свое объяснение экспериментальным наблюдениям прыгающих капель.

Примечательно, что поведение крошечной воздушной подушки, высота которой может достигать масштаба в нанометрах, определяет судьбу капли. Чтобы получить представление о масштабе, придумайте что-нибудь размером с луну, подпрыгивающую от батута на заднем дворе.

Даже если поверхность совершенно гладкая, как в лабораторных условиях, сродство между молекулами капли и молекулами стенки (известное как притяжение Ван-дер-Ваальса) будет означать, что в большинстве случаев капля будет прижиматься к поверхности, предотвращая ее подпрыгивая.

Исследование показывает, посредством очень подробного численного моделирования, что для капли, чтобы отскочить. скорость столкновения должна быть правильной. Слишком быстро, и импульс капли слишком тонко выравнивает воздушную подушку. Слишком медленно, и это дает ван-дер-ваальсу время для притяжения. На идеальной скорости, однако, падение может выполнить чистый отскок, как прыжок в высоту, просто очистив планку.

«Столкновение капель является неотъемлемой частью технологий, на которые мы полагаемся сегодня, например, в струйной печати и двигателях внутреннего сгорания. Лучшее понимание того, что происходит со сталкивающимися каплями, также может помочь в разработке новых технологий, таких как 3D-печать на металле, поскольку их точность и эффективность в конечном итоге будут зависеть от того, что происходит с каплями после столкновения», — говорит Дункан Локерби, профессор Школы Инженерное дело в университете Уорика.

«Важно отметить, что воздушная подушка настолько тонка, что молекулы часто никогда не сталкиваются друг с другом при ее пересечении, сродни пустоте космического пространства, и обычные теории не в состоянии это объяснить», — говорит Джеймс Сприттлс из Института математики университета.

«У нового подхода к моделированию, который мы разработали, теперь будут приложения к явлениям на основе капель: от физики облаков для науки о климате до охлаждения распылением для электроники следующего поколения.

 

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

три − 1 =