Śmieszne, ale na poważnie - rozpryski w wodzie

- stycznia 16, 2020


Rysunek 1. Ewolucja rozprysku źródło:1

Artykuł z serii "Śmieszne, ale na poważnie" opisującej badania, które na początku wydają się śmieszne, ale po głębszej analizie okazuje się, że są ważne.

Badania z zakresu mechaniki płynów niejednokrotnie mnie śmieszą. Jednym z takich badań jest badanie z zakresu uderzania dyskiem o wodę - a dokładnie badanie tego jak woda się rozpryskuje. Wydawać by się mogło, że jest to raczej mało zajmująca i potrzebna gałąź nauki tymczasem badania tego typu można zastosować w marynarce wojennej (pociski powietrze/woda), w inżynierii kosmicznej, do zapobiegania urazom w sportach olimpijskich (pływanie, skoki do wody), do budowy aeratorów powierzchniowych do napowietrzania wody, badania ptaków nurkujących, jaszczurek, czy analiz rozprzestrzeniania się nasion, wirusów i aromatów.

Ponieważ jak widać jest to dziedzina istotna i znacząca w związku z tym chciałbym przedstawić Wam badania naukowców z Korei, którzy badali jak zachowuje się rozprysk w zależności od powierzchni dysku który uderza o taflę wody. Jeżeli chcecie to zobaczyć zapraszam na koniec posta, natomiast dla ciekawskich krótki opis.

Rozprysk jest powszechnym i chyba każdemu znanym zjawiskiem, które można zaobserwować gdy siało stałe wnika do jakiegoś płynu (również gazu o ile mamy doczynienia z granicą faz). Gdy płaski dysk uderza o powierzchnie wody wokół dysku powstaje rozprysk w kształcie kopuły - a dokładniej pierścienia zaginającego się do wewnątrz. Na filmie możemy zobaczyć, że jeżeli dysk nie będzie płaski, ale będzie posiadał odpowiednie wycięcia w postaci klinów rozprysk ułoży się w przepiękny kształt przypominający kwiatek. Jak piszą w opisie jest to kształt nowatorski. Naukowcy zauważyli, że kwiat ten ma 2N płatków, gdzie N to ilość klinów.
Pierwsze uderzenie powoduje pojawienie się dwóch rozprysków, a kolejne 2(N-1) rozpryski są generowane między sąsiadującymi klinami -spowodowane uciekaniem powietrza z zagłębień między klinami. Tuż przed tym, jak kliny całkowicie wnikną do wody, pozostałe powietrze między nimi nagle ucieka i rozbija końcówkę rozprysku na krople.
Kolejny dowód, że nauka jest nie tylko użyteczna ale również piękna.