دانشمندان به فرمولی ساده درباره ماهیت قطره های آب معلول بردند

دانشمندان فرمول بسیار ساده ای برای یکی از پدیده ها ی فیزیک کشف کرده اند که بوسیله رویت می رسید یکی از محدوده ها ی شناخت ناپذیر فیزیک محسوب می شد: مشخص کردن اینکه چکه ی آب پیش از فرو پاشیدن، چه میزانی از بازار الکتریکی را می تواند تحمل کند. 

ده ها سال فیزیک دانان پدیده ها ی کوچک را بررسی کرده اند؛ اما با اینکه مفهوم طاسی بعضی از این پدیده ها بسیار سهل به نظر می رسد و بوسیله راحتی می قابلیت آن ها را تصور کرد، روابط ریاضی پشت این مفاهیم و پدیده ها می تواند بوسیله هر شکلی باشد. 

هم حالا که فرمول مربوط به حوصله راسته الکتریکی بوسیله مایه ی قطره ی آب کشف شده ، دانشمندان باور دارند که این فرمول داخل فراوان از موارد دیگر نیز می تواند به کار برده شود؛ از پیش رانش فضایی تا طیف سنجی جرمی، چاپ با توان تفکیک درخورتوجه، تهویه ی هوا، تجزیه و تحلیل مولکول ها و موارد دیگر. 

قطره ی آبی که از رأس دستخوش فروپاشی می شود (MIT).

جاستین بروز، دانشجو ی مهندسی مکانیک و فیزیک MIT، توضیح داد: قبل از بوسیله مشت آمدن نتایج، فیزیک دانان و مهندسان شبیه سازی ها ی کامپیوتری فشرده و سنگینی کردند تا بتوانند معیار مقاومت چکه ی الکتریکی شده را ارزیابی کنند. با مطابقت ی بوسیله دست آمده، هر کسی می تواند فقط با مصرف از مداد و کاغذ و محاسبات ساده، به سرعت رفتار قطره را پیش دماغ کند.

پدیده ی بررسی شده، پدیده ای حلق که فردی غیر از فیزیک دانان برای آن زمان بگذارد و روی آن تامل کند. پدیده ای که ابراز و تیمش در مقاله ی بدیع ی خود آن را وارسی کردند، پدیده ای است که حتی اگر انسان ها بوسیله آن توجه نکنند، همیشه و درون هر جا ی گیتی گرداگرد پیوستگی می افتد. 

این پدیده زمانی اتفاق می افتد که چکه ها ی باران هنگام افتادن از آسمان کوچکتر تأثیر بازار الکتریکی ابر ها ی طوفانی استراحت می گیرند یا حتی وقتی این قطره ها ذیل تأثیر هر میدان الکتریکی دیگر مانند میدان خطوط صاعقه قرار می گیرند.

هنگام رخداد این پدیده، میدان الکتریکی چکه را بوسیله جانب اوج می کشد؛ چراکه مرحله الکتریکی روی سطح چکه شلوغی صریح می کند. درون این هنگام، طول سطحی که باعث ماندن مولکول ها ی آب داخل حالت کروی می شود، در مولکول ها ی H2O از بین می جوی. 

تو سال های اخیر، پژوهشگران ریزسیال شناسی از این استعداد برای دست موثر کردن و حرکت اعطا کردن قطره ها به دور بازار ها ی الکتریکی استعمال کرده اند؛ اما دانشمندان همچنان هیچ سیاق ساده ای برای محاسبه ی حدود پایداری این جرعه ها نداشته اند. ترانه از محدوده ی پایداری، آستانه یا مرزی است که در آن قطره ها تحت تأثیر فشار میدان الکتریکی از حالت کروی خارج می شوند و فرومی پاشند. این آستانه به صورت تئوری محاسبه می شود.

تغییر شکل قطره با تبدیل راسته الکتریکی باخبر بر آن

بروز گفت: تو فداکار نقاط، چنانچه راسته الکتریکی به قطع ی کافی پرعضله باشد، قطره فرصت آن را پیدا نمی درنگ تا نیرو ی الکتریکی را متعادل یواش و تو این هنگام، قطره حالت نا متعادل پیدا می یواش و فرو می پاشد. هم اکنون به دید می رسد این آستانه را جلوه گر کرده ایم.

بروز و همکارانش تو آزما یش ها ی خود چکه ها یی را معاینه کردند که روی سطح الکتریکی شده ی فلزی فرود می آمدند و روی آن پخش می شدند. آن ها با استفاده از دوربین های بسیار سریع العمل از این صحنه ها فیلم گرفتند. 

پژوهشگران با تمرکز پهلو لحظه ی دقیق قبل از فروپاشی قطره دون تأثیر راسته الکتریکی و مشاهده ی شکل دست پاچه آن در همان لحظه ، دریافتند محدوده ی مقاومت با عادت نبوغ اداره می شود. با استفاده از این عادت می نبوغ آستانه ی فروپاشی چکه روی سطح (ساکن یا متحرک) یا طی شناگر بودن تو هوا را اندازه گیری کرد. 

طبق دیدن دانشمندان، قانون توان در ابتدا ظرفیت و فروغ قطره را لازم دارد؛ تو حالی که راهکار ها ی تئوری قبلی ابتدا ارتفاع و شعاع قطره را بخاطر لحاظ ی محدوده ی پایداری قطره لازم داشت. 

بروز گفت: تا صد سال پیش، رسم بر این وجود که از ارتفاع چکه برای تخمین محدوده ی پایداری استفاده شود؛ ولی زمانی که قطره تغییر شکل می دهد و فرومی پاشد، بلندی آن تحول می درنگ. بنابر این، سیلان ی روی بالا ازنظر ریاضی پیچیده می شود. با طولانی این ها، تا اینکه با تحول شکل قطره والا تأثیر راسته الکتریکی هم حجم قطره ثابت ابدی می ماند.

با این مطابقت ی جدید، با دانستن چهار پارامتر از پنج پارامتر مهم محتوی کشش سطحی قطره، شدت بازار الکتریکی، عبور دهی الکتریکی محیط و ظرفیت و فروغ قطره، می نبوغ در هر زمانی پارامتر پنجم را کمیت گیری کرد و محدوده ی مقاومت چکه را نیز به دست آورد. 

این موفقیتی است که زمان زیادی برای آن صرف شده و آدم می توانند با فهم تئوری سابق الذکر از آن در بنیاد ها ی متنوع علم کاربرد کنند. همچنین، این کار ظرفیت کاربرد تو پروژه ها ی صنعت مثل الکترو اسپین، فیلتراسیون الکترو استاتیک و حتی فرایند انحلال را دارد.  بروز گفت: از دیدن تئوری، نتایج بسیار ساده ای از تاریکی ها ی ریاضی این روانی به دست آمده است. 

یافته ها ی این پژوهش تو مجله ی  Physical Review Lettersمنتشر شد.  بیشتر بخوانید:کشف مخزن بزرگی از آب شیرین در اقیانوس اطلسبحران بی آبی و شهرهایی که در سکوت خبری از نهل می میرندکشف مخزن بزرگ یخ آب پایین تر رهبر سیرت مریخگل رز؛ الهام حصه روشی هوشمند برای جمع آوری و تصفیه آبتشکیل ماه باعث آمدن آب به زمین شد