科学者は水滴を空中浮揚させ、「魔法の」行動を促進するものを解明する

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物理学者が巨大で高価な実験を使用して巨大な重力波と小さなハドロンを発見しても、徹底的に平凡なことについての質問に答えることができます。たとえば、冷たい牛乳の滴が沈む前に熱いコーヒーの表面で跳ねるのはなぜですか?雨の中でプールの水面を横切る水っぽい小球がなぜ滑るのですか?

マサチューセッツ工科大学(MIT)の研究チームが初めて、より大きな貯水池の表面の上に液体の滴を浮上させる力を観察し、説明しました。

これがどのように機能するかです。

雨滴が水たまりの表面にぶつかると、ツインエンジンが作動します。この衝突により、小さな水流が水たまりの表面の下だけでなく、水滴の内部でも回転します。液滴をのぞき込むことができる場合、水が液滴の内側の端に沿って下向きに押し寄せ、次に中央に向かって上昇していくのを目にするでしょう、新しい研究が見つかりました。

ほとんどの状況では見えない、液滴内部のその回転運動は、液滴の周囲の空気を引っ張るのに十分な力を生み出します。新しい発見によると、空気は液滴の下を流れる細くて速い風の流れになり、表面の上の髪の幅を保ちます。

紙の図は、水が小滴の中とプールの表面の下で円を描いてどのように空気のクッションを引き寄せているかを示しています。 (画像クレジット:Journal of Fluid Mechanics)

研究者たちは、しかし、それらのエンジン-液滴の内部と液体の表面の下-は自分で回転しないことを発見しました。液滴とそれが影響を与える液体との間の熱の違いは、回転と浮上を推進します。雨滴が水たまりの温度に暖まるか冷えると、ミリ秒から数秒かかる可能性のある回転エンジンによって加速されるプロセスです。雨滴は、その魔法の敷物を通り抜けて水たまりの中に消え、水たまりの中に消えます。

MITの研究者たちは、任意の液体で浮上が生じるための熱の最小差を計算する方法を見つけました。その差がその最小値よりも大きい場合、彼らは、液滴がより長く浮上することを発見しました。それより短いと、ドロップはまったく浮上しません。

研究者たちは、巧妙な実験的なセットアップと高速カメラの助けを借りて、動作中の浮上エンジンの美しい動画をいくつか作成することができました。科学者たちはいくつかの光沢のある二酸化チタンのフレークを油に混ぜ、それから注射器でより大きなプールの表面にその油の滴をピンで留めました。彼らは明るいLEDで滴をバックライトで照らしました、そして、エンジンのパスに続いて、それがかき混ぜる流れの中でそれが渦巻いているように、二酸化チタンは光りました。

著者らは、11月8日の発見について説明した論文をJournal of Fluid Mechanicsに掲載しました。

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