Ilmuwan Melayang-layang Tetesan Air, Mencari Tahu Apa yang Menggerakkan Perilaku 'Ajaib'

Pin
Send
Share
Send

Bahkan ketika fisikawan menggunakan eksperimen besar dan mahal untuk mengungkap gelombang gravitasi besar dan hadron kecil, mereka masih bisa menjawab pertanyaan tentang hal-hal duniawi yang menyeluruh. Misalnya - Mengapa tetesan susu dingin memantul di permukaan kopi panas sebelum tenggelam? Mengapa bola-bola air yang kecil melompat-lompat di permukaan kolam di tengah hujan?

Sebuah tim peneliti di Massachusetts Institute of Technology (MIT) untuk pertama kalinya mengamati dan menggambarkan kekuatan yang menyebabkan tetesan cairan melayang di atas permukaan reservoir yang lebih besar.

Begini cara kerjanya.

Ketika hujan rintik-rintik menabrak permukaan genangan air, para peneliti menemukan, mesin kembar menendang. Tabrakan menyebabkan arus kecil berputar di dalam tetesan serta di bawah permukaan genangan air. Jika Anda bisa mengintip ke dalam tetesan, Anda akan melihat air mengalir ke bawah di sepanjang tepi di dalam tetesan dan kemudian naik kembali ke arah pusat, penelitian baru menemukan.

Gerakan berputar di dalam tetesan itu, tidak terlihat dalam sebagian besar keadaan, menciptakan kekuatan yang cukup untuk menarik udara di sekitar tetesan itu. Udara terbentuk menjadi aliran angin tipis dan cepat yang mengalir di bawah tetesan, memegangi sehelai rambut di atas permukaan, menurut temuan baru.

Gambar dari kertas menunjukkan bagaimana air berputar-putar di tetesan dan di bawah permukaan kolam, menarik bantalan udara. (Kredit gambar: Jurnal Mekanika Fluida)

Namun, para peneliti menemukan bahwa mesin itu - di dalam tetesan dan di bawah permukaan cairan - tidak berputar sendiri. Perbedaan panas antara setetes dan cairan itu berdampak mendorong rotasi dan levitasi. Begitu tetesan air hujan menghangat atau mendingin hingga mencapai suhu genangan air - suatu proses yang dipercepat oleh mesin-mesin pemintalan yang dapat berlangsung dari milidetik hingga detik - ia akan menabrak karpet ajaibnya dari udara dan menghilang ke dalam genangan air, demikian penelitian menunjukkan.

Para peneliti MIT menemukan cara menghitung perbedaan minimum panas untuk levitasi terjadi pada cairan apa pun yang diberikan. Jika perbedaannya lebih besar dari minimum itu, mereka menemukan, tetesan melayang lebih lama. Lebih pendek, dan drop tidak akan melayang sama sekali.

Melalui beberapa pengaturan eksperimental yang cerdas dan bantuan kamera berkecepatan tinggi, para peneliti dapat membuat beberapa video indah dari mesin levitasi dalam aksi. Para ilmuwan mencampurkan serpihan titanium dioksida menjadi minyak, lalu menyematkan setetes minyak itu ke permukaan kolam yang lebih besar dengan jarum suntik. Mereka backlit drop dengan LED yang cerah, dan titanium dioksida menyala ketika berputar di arus berputar, mengikuti jalur mesin.

Para penulis menerbitkan sebuah makalah yang menggambarkan penemuan pada 8 November di Journal of Fluid Mechanics.

Pin
Send
Share
Send