Valovanje tekočin vsebuje ježe

Aktualno-politična novica
22. 2. 2021 - 7.10

Čilska raziskovalna skupina je v reviji Physical Review Letters objavila članek, v katerem je predstavila nov mehanizem za preučevanje sil, ki delujejo na plavajoče delce na površini valujoče tekočine. Pri tem je odkrila presenetljive, ježem podobne strukture.

Znanstvenice in znanstveniki so stekleno posodo, široko 2,5 centimetra in dolgo 28 centimetrov, napolnili z vodo, na njenem površju pa je plavala majhna količina steklenih kroglic s premerom 10 mikrometrov. Posodo so postavili na nihajoč bat, ki je mešanico tresel v vertikalni smeri in ustvarjal valove, zaradi česar so se začeli trdni delci prerazporejati. Pri tem so znanstveniki spreminjali frekvenco in amplitudo nihanja ter opazovali nastale vzorce. Podoben pojav lahko opazimo na morskem dnu, kjer tokovi in valovanje nečistoče, žive organizme, hranila, semena, smeti in mehurčke prerazporejajo v različne vzorce. Toda celo v kontroliranih okoljih je težko točno napovedati gibanje vseh delcev. Za to je kriva predvsem interakcija tekočine s stenami, ki močno vpliva na izgube energije. Delci lahko zaradi tega začnejo odstopati od periodičnega valovanja tekočine in se samoorganizirajo v nove strukture.

S spreminjanjem frekvence valovanja pridemo v frekvenčno območje, ko nastanejo stoječi valovi. Pri tej frekvenci vrhovi ne potujejo več po snovi, ampak dobimo območja hribov, ki nihajo v doline, ter vozlišča, kjer je tekočina stacionarna in ne niha. Tako so se med steno ter vozlišči oziroma hribi oblikovale celice, znotraj katerih so delci začeli krožiti. S spreminjanjem amplitude valovanja so opazili štiri faze razvoja vrtincev. Sprva so delci homogeno porazdeljeni po vsej celici, potem se skrčijo na vrteče se obroče, pojavijo se bodice na obroču, na koncu pa se te bodice še podaljšajo in začnejo posegati v sosednja območja.

Skupina je opazila, da kljub povečani koncentraciji delcev osupljivi vzorci še vedno nastajajo. Vzorci torej niso odvisni od interakcije s trdnimi delci ali pa od njihovega vzgona, kar je v nasprotju z rezultati poskusov na večjih delcih. Ugotovili so, da kroženje vzorcev in deformiranje obročev nista posledica samega valovanja, ampak toka, ki ga ustvarijo strižne sile na stiku tekočine s stenami posode. Avtorji še dodajajo, da bi te, na novo odkrite tokove lahko izkoristili, denimo za zbiranje in odstranjevanje kontaminantov iz industrijskih tekočin.

Z delci je spet plavala Tina.
Vir: https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.125.254505 in posnetek razvoja vrtincev.

facebook twitter rss

 

Podprite kakovostne radijske vsebine tudi v koronski dobi, kliknite na

 

Prikaži Komentarje

Komentiraj

Plain text

  • No HTML tags allowed.
  • [[nid:123]] - Insert a node content
  • Samodejen prelom odstavkov in vrstic.
  • Spletni in e-mail naslovi bodo samodejno pretvorjeni v povezavo.

Z objavo komentarja potrjujete, da se strinjate s pravili komentiranja.