إذا سكبت الماء من زجاجة ، فغالبًا ما يتبنى تيار السائل بنية تشبه السلسلة. كانت الفيزياء الكامنة وراء هذه الظاهرة الغريبة محل نقاش ساخن لأكثر من قرن ، ولكن الآن ربما تم حل هذا اللغز عن طريق التجارب التي أجراها انطوان دبليسودانيال بون ودانيال جوردان من جامعة أمستردام ونيل ريبي من جامعة باريس ساكلاي.
عندما تسقط نفاثة من السائل من فوهة غير دائرية ، يمكن أن تشكل موجة من المقاطع العريضة والمسطحة والمتباعدة بشكل متساوٍ من السائل والتي يتم توجيهها بالتناوب عند 90 درجة لبعضها البعض. يتم فصل هذه الأقسام بواسطة روابط أرق من السائل - مما يجعل الهيكل يشبه سلسلة (انظر الشكل).
في قلب التأثير هو المظهر الجانبي غير الأسطواني للطائرة عند ظهورها. لتقليل التوتر السطحي ، تحاول الطائرة أن تصبح أسطوانة ، لكن هذه الحركة تتجاوز وتؤدي إلى تذبذب في شكل الملف الشخصي.
ومع ذلك ، هناك خلاف طويل الأمد بين نظريتين تصفان كيفية حدوث هذه التذبذبات. طرح اللورد رايلي إحدى النظريات في عام 1879 ، ثم عدلها نيلز بور في عام 1909. تصف نظرية رايلي التذبذب على أنه تأثير خطي ، بينما تقدم نظرية بور تأثيرات غير خطية تقلل من تواتر التذبذبات مع زيادة اتساعها.
بوهر يفوز
حتى الآن ، لم تحدد أي تجارب أيًا من هذه النظريات تقدم وصفًا أكثر دقة. لحل هذه المشكلة ، صمم فريق Deblais سلسلة من 12 فوهة بيضاوية بأحجام متفاوتة وغرابة الأطوار. ثم قاموا بقياس كل من ترددات واتساع هياكل السلسلة التي تشكلت أثناء سكب الماء عبر الفتحات بمعدلات تدفق متفاوتة. في حين أن الأنماط التي لاحظوها تختلف قليلاً مع تنبؤات رايلي ، إلا أنها تتماشى بقوة أكبر مع نظرية بور.
تم العثور على أنماط مخفية على سطح الماء
بناءً على النتائج التي توصلوا إليها ، أنشأ ديبليس وزملاؤه محاكاة عددية لتذبذبات السلسلة السائلة - مرة أخرى ، وجدوا اتفاقًا قويًا مع تنبؤات بوهر. تساعد النتائج التي توصلوا إليها أيضًا في تفسير سبب تلاشي سطح كل طائرة أثناء تجاربهم - وهي ميزة أخرى مثيرة للاهتمام من نفاثات المياه اليومية. يأمل الفريق الآن في توسيع نطاق التجارب والمحاكاة للنظر في السوائل بخلاف الماء ، وكذلك الفوهات ذات الأشكال الأكثر تعقيدًا.
الآن وقد تم إنشاء نظرية أساسية ، يمكن أن تقدم التجارب المستقبلية رؤى مفيدة في مجموعة متنوعة من التطبيقات حيث يتم إطلاق السوائل من فوهات بيضاوية الشكل ، بما في ذلك الطباعة بالحبر النفاث وعلم المعادن. يمكن أن يؤدي المزيد من البحث أيضًا إلى تقنيات جديدة لتعزيز كفاءة الاحتراق ، أو قمع الضوضاء ، أو تحسين التحكم في الدافعات. في مكان آخر ، يمكن أن تساعد النتائج الباحثين على فهم أفضل لظهور بعض المشكلات الطبية وإمكانية علاجها ، بما في ذلك أمراض المسالك البولية.
تم وصف البحث في سوائل المراجعة البدنية.
