قطرات آب همچون امواج دریا حرکت می کنند+ عکس

مهندسان آمريکايي با استفاده از يک دوربين پر سرعت که بطور مستقيم در بالاي مهره‌هاي مايع واقعي قرار گرفته بود، تصاوير جالبي از قطرات آب را براي بررسي نحوه رفتار آنها ثبت کرده‌اند.

به گزارش سرويس علمي جام به نقل از ايسنا، محققان دانشگاه کورنل دريافتند که يک ذره متحرک يا در حال نوسان آب مي‌تواند تا بيش از 30 شکل متفاوت از جمله يک الگوي موج ايستاده و يک الگوي موج آزيموت به خود بگيرد.

کارشناسان اين تصاوير را با تابش نور در ميان سوراخهاي توري و ثبت تصوير نور منعکس شده از سطح قطره در حال حرکت گرفته‌اند.

 محققان بر اين باورند که نتايج آنها مي‌تواند يک بينش بنيادي در مورد چگونگي رفتار قطرات ارائه داده و همچنين پژوهش آنها مي‌تواند کاربردهايي در طيفهاي مختلف از چاپ جوهري تا علم مربوط به ويژگي‌ها و رفتار مايعات در مقياس ميکرو و نانو(Microfluidics) داشته باشد.

 بستر تصويربرداري که محققان آن را به دليل برخورداري از زواياي مختلف براي مشاهده قطره، «Omniview» ناميده‌اند از يک اسلايد شيشه‌اي، قطره‌اي که در بالاي آن قرار گرفته و يک تور فلزي 50 ميکرون مربع مانند يک پنجره در زير آنها تشکيل شده است.

نور از ميان سوراخهاي تور تابيده شده و خمش سطحي قطره، نور را منکسر مي‌کند که به شکل دگرديسي تور ديده شده و توسط دوربين فوق سريع ثبت مي‌شود.

 محققان بطور مکانيکي قطرات را در فرکانسهاي مختلف براي مشاهده و ثبت حرکات آنها نوسان دادند.

اين نوسان را مي‌توان به زماني که سيم ويولن مي‌لرزد، تشبيه کرد. فرکانسهاي خاص طبيعي با يک طول معين سيم مطابقت داشته، به همان شکل نيز فرکانسهاي خاص با شکل قطره در يک اندازه خاص مطابقت دارد.

 اين محققان به ساخت يک جدول دقيق از اشکال قطرات بر اساس فرکانس پرداخته و اين نتايج را با پيش‌بيني‌هاي نظري قبلي مانند پويايي قطرات نوساني مقايسه کردند.

نظريات کلاسيک کاملا مبحث پويايي‌شناسي را دربر نگرفته اما پيش‌بيني‌هاي جديد، تاثير فيزيکي زيرلايه جامد در ارتباط با مايع را در نظر گرفته و تصاوير را در آلبوم تصاوير با هم تطبيق داده‌اند.

 محققان همچنين دريافتند که برخي از قطرات در زمان لرزش با يک فرکانس هدايتگر مي‌توانند چندين شکل بگيرند؛ به همان شکل که فيزيکدانان دو حالت انرژي مختلف را که بطور همزمان در يک مولکول برانگيخته مشاهده مي‌کنند.

به گفته مهندسان، جدول دقيق و واضح حالتهاي قطره در حال نوسان بايد بتواند بينش جديدي نسبت به پژوهشهاي بنيادي بيشتر و همچنين کاربردهاي ديگر ارائه کند.

 براي مثال ناسا به درک چگونگي حرکت قطرات روي سطح در گرانش پايين علاقه‌مند است.

اين پژوهش همچنين ممکن است در توليد چاپگرهاي بهتر مفيد باشد، چرا که در چاپ با وضوح بالا، انتشار يک قطره در زمان تماس با سطح نشانگر وضوح تصوير است.

 خواص شيميايي سطح غلتک، چاپگر و جوهر از عوارض عميقي بر اين فناوري برخوردار خواهد بود.

اين پژوهش در مجله Physical Review E منتشر شده است.

تصوير قطرات در حال حرکت با دوربين فوق سريع

ثبت حرکات قطره به شکل zonal در فواصل زماني منظم بر حسب ميلي‌ثانيه

ثبت تصاوير اشکال مختلف قطرات در حال حرکت

جدول اشکال مختلف قطرات در زمان نوسان