Даже несмотря на то, что физики используют большие дорогостоящие эксперименты, чтобы обнаружить огромные гравитационные волны и крошечные адроны, они все равно могут отвечать на вопросы о совершенно обыденном. Например - Почему капли холодного молока падают на поверхность горячего кофе перед тем, как утонуть? Почему малые сферы воды падают на поверхность бассейна под дождем?
Команда исследователей из Массачусетского технологического института (MIT) впервые наблюдала и описывала силы, которые заставляют капли жидкости подниматься над поверхностью более крупных резервуаров.
Вот как это работает.
Исследователи обнаружили, что когда капля дождя падает на поверхность лужи, запускаются сдвоенные двигатели. Столкновение вызывает вращение крошечных токов внутри капли, а также под поверхностью лужи. Если бы вы могли заглянуть в каплю, вы бы увидели, как вода устремляется вниз по краям внутри капли, а затем поднимается обратно к центру, обнаружили новые исследования.
Это вращательное движение внутри капли, невидимое в большинстве случаев, создает достаточно силы, чтобы тянуть воздух, окружающий каплю. Согласно новым находкам, воздух образует тонкий, быстрый поток ветра, который течет под каплей, удерживая ее на ширине волос над поверхностью.
Исследователи обнаружили, однако, что эти двигатели - внутри капли и под поверхностью жидкости - не вращаются сами по себе. Разница в температуре между каплей и жидкостью, на которую она воздействует, приводит в движение вращение и левитацию. Исследование показало, что как только капля дождя нагреется или остынет до температуры лужи - процесс, ускоряемый вращающимися двигателями, который может занять от миллисекунд до секунд, - он прорвется сквозь свой волшебный коврик воздуха и исчезнет в луже.
Исследователи Массачусетского технологического института выяснили, как рассчитать минимальную разницу в тепле для возникновения левитации в любой данной жидкости. Они обнаружили, что если разница больше этого минимума, капля левитирует дольше. Короче, и капля не поднимется совсем.
С помощью некоторых хитроумных экспериментальных установок и помощи высокоскоростных камер исследователи смогли сделать несколько красивых видеороликов двигателей левитации в действии. Ученые смешали в масле несколько блестящих хлопьев диоксида титана, а затем с помощью шприца прикололи каплю этого масла к поверхности большого бассейна. Они подсветили каплю ярким светодиодом, и диоксид титана загорелся, когда он закрутился в потоках, следуя по пути двигателей.
Авторы опубликовали статью с описанием открытия 8 ноября в Журнале механики жидкости.
