אם אתה שופך מים מבקבוק, זרם הנוזל יאמץ לעתים קרובות מבנה דמוי שרשרת. הפיזיקה שמאחורי התופעה המוזרה הזו נתונה לוויכוח חריף במשך יותר ממאה שנה, אך כעת ייתכן שהתעלומה הזו נפתרה על ידי ניסויים שנעשו על ידי אנטואן דבלייס, דניאל בון ודניאל ג'ורדן באוניברסיטת אמסטרדם וניל ריב באוניברסיטת פריז-סקליי.
כאשר סילון נוזל נופל מזרבובית לא עגולה, הוא יכול ליצור גל של חלקי נוזל רחבים, שטוחים ומרווחים באופן שווה, המכוונים לסירוגין ב-90° זה לזה. חלקים אלה מופרדים על ידי חוליות דקות יותר של נוזל - מה שגורם למבנה להידמות לשרשרת (ראה איור).
בלב האפקט נמצא הפרופיל הלא גלילי של הסילון כשהוא מגיח. כדי למזער את מתח פני השטח, הסילון מנסה להפוך לצילינדר, אך תנועה זו חורגת וגורמת לתנודה בצורת הפרופיל.
עם זאת, קיימת מחלוקת ארוכת שנים בין שתי תיאוריות המתארות כיצד מתרחשות התנודות הללו. תיאוריה אחת הועלתה על ידי לורד ריילי בשנת 1879, ולאחר מכן שונה על ידי נילס בוהר בשנת 1909. התיאוריה של ריילי מתארת את התנודה כאפקט ליניארי, ואילו התיאוריה של בוהר מציגה השפעות לא ליניאריות המקטינות את תדירות התנודות ככל שהמשרעת שלהן עולה.
בוהר מנצח
עד כה, אף ניסוי לא קבע איזו מהתיאוריות הללו מציעה תיאור מדויק יותר. כדי לפתור בעיה זו, הצוות של דבליס עיצב סדרה של 12 חרירים אליפטיים עם גדלים ואקסצנטריות משתנים. לאחר מכן הם מדדו גם את התדרים וגם את המשרעות של מבני השרשרת שנוצרו כשהם שפכו מים דרך החרירים בקצבי זרימה משתנים. בעוד שהדפוסים שהם צפו לא הסכימו מעט עם התחזיות של ריילי, הם תאמו יותר את התיאוריה של בוהר.
דפוסים נסתרים שנמצאו על פני המים
בהתבסס על התוצאות שלהם, Deblais ועמיתיו בנו סימולציות מספריות של תנודות שרשרת נוזלים - שוב, מצאו הסכמה חזקה עם התחזיות של בוהר. התוצאות שלהם גם עוזרות להסביר מדוע פני השטח של כל סילון הפכו לגומות במהלך הניסויים שלהם - תכונה מעניינת נוספת של סילוני מים יומיומיים. הצוות מקווה כעת להרחיב את הניסויים והסימולציות לשקול נוזלים שאינם מים, כמו גם חרירים עם צורות מורכבות יותר.
כעת, לאחר שהתבססה תיאוריה בסיסית, ניסויים עתידיים יכולים להציע תובנות מועילות במגוון רחב של יישומים שבהם נורים נוזלים מחרירים אליפטיים, כולל הדפסת הזרקת דיו ומטלורגיה. מחקר נוסף יכול גם להוביל לטכניקות חדשות לשיפור יעילות הבעירה, דיכוי רעשים או שיפור השליטה על דחפים. במקומות אחרים, הממצאים יכולים לעזור לחוקרים להבין טוב יותר את ההופעה והטיפול האפשרי של בעיות רפואיות מסוימות, כולל מחלות אורולוגיות.
המחקר מתואר ב נוזלים לבדיקה גופנית.
