Susende virvlende biller, lyden av helle vann, fjerboldmekanikk – Physics World

Susende virvlende biller, lyden av helle vann, fjerboldmekanikk – Physics World

væske som renner fra en tut
Tea-riffic: en vannstråle som brytes inn i dråper før den treffer overflaten resulterer i en høy lyd som produseres (med tillatelse: Ho-Young Kim et al./APS 2023)

Whirligig biller kan nå hastigheter på opptil én meter per sekund – eller 100 kroppslengder per sekund – når de skjørter over vannet. Forskere trodde dyrene gjorde dette ved å bruke de årelignende bakbena for å generere "drag-basert" skyvekraft, litt som hvordan en gnager svømmer.

For å gjøre det, måtte billen imidlertid bevege bena raskere enn svømmehastigheten, noe som igjen ville kreve å presse mot vannet i urealistiske hastigheter.

For å løse dette avlyttingsproblemet, forskere ved Cornell University har brukt høyhastighetskameraer å filme virvelene mens de svømte. De fant ut at billene i stedet bruker løftebasert skyvekraft, som er dokumentert hos hvaler, delfiner og sjøløver.

Den tillitsfulle bevegelsen er vinkelrett på vannoverflaten og forskerne beregner at kreftene billen genererer på denne måten kan produsere hastighetene man ser i vannet. I følge Cornells Yukun gjør det hvirvlende biller til "den klart minste organismen som bruker løftebasert skyvekraft for svømming".

Resultat av kvalite

Besøk Marokko og du kan se te bli skjenket fra stor høyde uten at en eneste dråpe blir sølt. Målet er å produsere et lag med skum på toppen av drikken, som ikke bare bidrar til den estetiske appellen, men også til smaksopplevelsen, og forsterker teens aromaer.

Overraskende, men ingen har noen gang – til nå – studert fysikken til det som skjer når en væske helles i en kopp eller et krus.

Ho-Young Kim fra Seoul National University og kolleger sendte en vannstråle gjennom en dyse på en vannfylt sylinder og brukte deretter en undervannsmikrofon for å ta opp lydene som ble produsert. De avbildet også mønstrene av bobler dannet i vannet med et høyhastighetskamera.

Det viser seg at når strålen brytes inn i dråper – som skjer når den helles fra stor høyde – produserer den en høyere lyd ettersom flere luftbobler fanges i væsken. For å garantere ingen lyd, sier forskerne, må du helle fra en høyde som kanskje bare er noen få centimeter fra overflaten.

Og til slutt, forskere i India har utført datasimuleringer av flyet til nylonfjerboller, som på grunn av sin overlegne holdbarhet har blitt mer utbredt sammenlignet med de som tradisjonelt er laget av andefjær.

De fant ut at flyturen til moderne nylonfjerboller kan være mye forskjellig fra den fjærkledde varianten. Når de treffes i høy hastighet, deformeres nylonfjærkulene mer, reduserer luftmotstanden og øker hastigheten de beveger seg gjennom luften. Så en spiller på mottakersiden av et knallskudd ville finne en nylonfjerball vanskeligere å returnere.

Tidstempel:

Mer fra Fysikkens verden