اگر آب را از یک بطری بریزید، جریان مایع اغلب ساختاری زنجیره‌وار به خود می‌گیرد. فیزیک پشت این پدیده کنجکاو بیش از یک قرن است که به شدت مورد بحث بوده است، اما اکنون ممکن است این معما با آزمایشات انجام شده توسط آنتوان دبله، دانیل بن و دنیل جردن در دانشگاه آمستردام و نیل ریبه در دانشگاه پاریس-ساکلی.
هنگامی که یک جت مایع از یک نازل غیر دایره‌ای می‌افتد، می‌تواند موجی از بخش‌های پهن، مسطح و با فاصله یکنواخت از مایع را تشکیل دهد که به طور متناوب در 90 درجه نسبت به یکدیگر جهت‌گیری می‌کنند. این بخش‌ها با حلقه‌های نازک‌تری از مایع جدا می‌شوند - ساختار را شبیه یک زنجیره می‌کند (شکل را ببینید).
در قلب این اثر، مشخصات غیر استوانه‌ای جت هنگام بیرون آمدن است. برای به حداقل رساندن کشش سطحی، جت سعی می کند به یک استوانه تبدیل شود، اما این حرکت بیش از حد پیش می رود و منجر به نوسان در شکل پروفیل می شود.
با این حال، بین دو نظریه که چگونگی وقوع این نوسانات را توصیف می کند، اختلاف نظر طولانی مدت وجود دارد. یک نظریه توسط لرد ریلی در سال 1879 ارائه شد و سپس توسط نیلز بور در سال 1909 اصلاح شد. نظریه ریلی نوسان را به عنوان یک اثر خطی توصیف می کند، در حالی که نظریه بور اثرات غیرخطی را معرفی می کند که فرکانس نوسانات را با افزایش دامنه آنها کاهش می دهد.
بور برنده می شود
تا به حال، هیچ آزمایشی مشخص نکرده است که کدام یک از این نظریه ها توصیف دقیق تری ارائه می دهد. برای حل این مشکل، تیم Deblais مجموعه ای از 12 نازل بیضوی با اندازه های مختلف و خارج از مرکز طراحی کرد. سپس آنها فرکانس ها و دامنه های ساختارهای زنجیره ای را که هنگام ریختن آب از طریق نازل ها با سرعت های جریان متفاوت تشکیل می شد، اندازه گیری کردند. در حالی که الگوهایی که مشاهده کردند کمی با پیش‌بینی‌های ریلی مخالف بود، اما به شدت با نظریه بور همسو بودند.
الگوهای پنهانی که روی سطح آب یافت می شوند
دبلای و همکارانش بر اساس نتایج خود، شبیه‌سازی‌های عددی نوسان‌های زنجیره مایع را ساختند - دوباره با پیش‌بینی‌های بور مطابقت قوی پیدا کردند. نتایج آنها همچنین به توضیح اینکه چرا سطح هر جت در طول آزمایش‌هایشان چال شد کمک می‌کند - یکی دیگر از ویژگی‌های جالب جت‌های آب روزمره. این تیم اکنون امیدوار است که آزمایش‌ها و شبیه‌سازی‌ها را برای در نظر گرفتن مایعات غیر از آب و همچنین نازل‌هایی با اشکال پیچیده‌تر گسترش دهند.
اکنون که یک نظریه پایه ایجاد شده است، آزمایش‌های آینده می‌توانند بینش‌های مفیدی را در طیف متنوعی از کاربردها ارائه دهند که در آن مایعات از نازل‌های بیضوی شلیک می‌شوند، از جمله چاپ جوهر افشان و متالورژی. تحقیقات بیشتر همچنین می‌تواند منجر به تکنیک‌های جدیدی برای افزایش راندمان احتراق، سرکوب نویز یا بهبود کنترل بر پیشرانه‌ها شود. در جای دیگر، این یافته ها می تواند به محققان کمک کند تا ظهور و درمان احتمالی برخی از مسائل پزشکی از جمله بیماری های اورولوژی را بهتر درک کنند.
تحقیق در شرح داده شده است فیزیکی بررسی مایعات.
