Bir şişeden su dökerseniz, sıvı akışı genellikle zincir benzeri bir yapıya bürünür. Bu ilginç fenomenin arkasındaki fizik, bir asırdan fazla bir süredir ateşli bir şekilde tartışılıyor, ancak şimdi bu gizem, bilim adamları tarafından yapılan deneylerle çözülmüş olabilir. Antoine Deblais, Amsterdam Üniversitesi'nden Daniel Bonn ve Daniel Jordan ve Paris-Saclay Üniversitesi'nden Neil Ribe.
Dairesel olmayan bir nozülden bir sıvı jeti düştüğünde, dönüşümlü olarak birbirine 90 ° 'de yönlendirilmiş geniş, düzleştirilmiş ve eşit aralıklarla yerleştirilmiş sıvı bölümlerinden oluşan bir dalga oluşturabilir. Bu bölümler daha ince sıvı halkalarıyla ayrılır - yapıyı bir zincire benzetir (şekle bakın).
Efektin merkezinde, ortaya çıkan jetin silindirik olmayan profili vardır. Yüzey gerilimini en aza indirmek için jet silindir olmaya çalışır, ancak bu hareket aşar ve profil şeklinde bir salınımla sonuçlanır.
Bununla birlikte, bu salınımların nasıl meydana geldiğini açıklayan iki teori arasında uzun süredir devam eden bir anlaşmazlık var. Bir teori 1879'da Lord Rayleigh tarafından öne sürüldü ve daha sonra 1909'da Niels Bohr tarafından değiştirildi. Rayleigh'nin teorisi salınımı doğrusal bir etki olarak tanımlarken Bohr'un teorisi, genlikleri arttıkça salınımların frekansını azaltan doğrusal olmayan etkiler ortaya koyuyor.
Bohr kazanır
Şimdiye kadar, bu teorilerden hangisinin daha doğru bir açıklama sunduğunu hiçbir deney belirleyemedi. Bu sorunu çözmek için Deblais'in ekibi, farklı boyutlara ve eksantrikliklere sahip 12 eliptik nozul serisi tasarladı. Ardından, nozüllerden değişen akış hızlarında su döktüklerinde oluşan zincir yapılarının hem frekanslarını hem de genliklerini ölçtüler. Gözlemledikleri kalıplar Rayleigh'nin tahminleriyle biraz çelişirken, Bohr'un teorisiyle daha güçlü bir şekilde uyumluydu.
Suyun yüzeyinde bulunan gizli desenler
Deblais ve meslektaşları, elde ettikleri sonuçlara dayanarak sıvı zincir salınımlarının sayısal simülasyonlarını oluşturdular ve yine Bohr'un tahminleriyle güçlü bir uyum yakaladılar. Sonuçları, deneyleri sırasında her bir jetin yüzeyinin neden çukurlaştığını açıklamaya da yardımcı oluyor - günlük su jetlerinin bir başka ilginç özelliği. Ekip şimdi deneyleri ve simülasyonları su dışındaki sıvıları ve daha karmaşık şekillere sahip nozülleri dikkate alacak şekilde genişletmeyi umuyor.
Artık temel bir teori kurulduğuna göre, gelecekteki deneyler, mürekkep püskürtmeli baskı ve metalurji dahil olmak üzere sıvıların eliptik nozüllerden ateşlendiği çok çeşitli uygulamalarda yararlı bilgiler sunabilir. Daha fazla araştırma, yanma verimliliğini artırmak, gürültüyü bastırmak veya iticiler üzerindeki kontrolü iyileştirmek için yeni tekniklere de yol açabilir. Başka yerlerde, bulgular araştırmacıların ürolojik hastalıklar da dahil olmak üzere belirli tıbbi sorunların ortaya çıkışını ve olası tedavilerini daha iyi anlamalarına yardımcı olabilir.
Araştırma şu şekilde açıklanmaktadır: Fiziksel İnceleme Sıvıları.
