Бельгійські фізики за допомогою високошвидкісної камери виявили, що «корона», яка формується під час розбризкуванні краплі при ударі об воду, залежить від товщини шару рідини на твердій поверхні. Падаючи на більш товсті плівки з води, краплі формували стійкі і високі «корони» бризок та краще змішувалися з рідиною у плівці, тоді як падіння на тонший шар води провокувало лише крихітний сплеск. Дослідження допоможе зрозуміти, як у печерах формуються сталагміти, пишуть вчені у Physical Review Fluids.
Падіння краплі на тонку плівку. J. Parmentier et al. / Physical Review Fluids, 2023
Навіщо вивчати бризки?Динаміка крапель, що падають на тверді чи рідкі поверхні є ключовим компонентом найрізноманітніших явищ і технологій: від струменевого друку до того, як відбувається ерозія ґрунтів. Науковці з Льєзького університету вирішили з'ясувати, як удар краплі по дуже тонкій плівці води на твердій поверхні впливає на динаміку краплі та перерозподіл рідини. На їхню думку, таким чином можна буде змоделювати формування у карстових печерах сталагмітів — мінеральних вертикальних утворень,
що наростають у ході того, як краплі води доставляють іони кальцію, стікаючи з поверхні печери.
Розподіл кальцію після кожного удару крапель є результатом балансу між розподілом іонів, що вже містилися у тонкій водяній плівці на поверхні, тими іонами, що принесе згори крапля, а також тими, що розлетяться через розбризкування. Щоб дослідити, як відбувається взаємодія водяної плівки і краплі, що падає, фізики створили установку, яка відтворює падіння крапель у печерах, та спостерігали за процесом за допомогою високошвидкісної камери.
Експериментальна установка фізиків. J. Parmentier et al. / Physical Review Fluids, 2023
Як бризкають краплі?Науковці за допомогою голки скидали з висоти від 50 сантиметрів до 4 метрів краплі води однакового розміру (2,3 міліметра у діаметрі) на тонкі плівки води. У рамках експерименту вчені змінювали товщину плівок від 65 до 500 мікрометрів, а також число Вебера, що визначає співвідношення інерційних сил до поверхневого натягу рідини та залежить від щільності рідини, радіуса краплі, її швидкості та поверхневого натягу.
З'ясувалося
