Инженеры Массачусетского технологического института изучили в деталях физику капель, падающих в водоем. Это поможет прогнозировать распространение патогенов, пестицидов и других частиц через дождевые осадки и ирригационные системы.
Исследователи из Массачусетского технологического института (MIT) в мельчайших деталях изучили процессы, которые происходят при падении капли в глубокий водоем. С помощью высокоскоростной видеосъемки со скоростью до 12 500 кадров в секунду, ученые зафиксировали миллисекундные изменения в структуре жидкости как над, так и под поверхностью воды.
Эксперименты показали, что когда капля ударяется о поверхность, она проталкивается вниз, образуя подводный «кратер», в то время как над поверхностью формируется коронообразная стена жидкости. Физики наблюдали, как маленькие вторичные капли выбрасывались из короны до того, как она достигала максимальной высоты. Весь процесс занимает доли секунды.
Поднимающаяся корона при падении капли в жидкость. Анимация: Courtesy of the researchers; edited by MIT News
Исследование впервые объединило анализ процессов как над, так и под поверхностью воды в единую математическую модель. Команда разработала набор «уравнений эволюции», которые связывают различные свойства ударяющейся капли и описывают, как они меняются со временем в зависимости от начального размера капли и скорости удара.
Поднимающаяся корона при падении капли в жидкость. Фотографии: Courtesy of the researchers; edited by MIT News
В ходе экспериментов ученые использовали капли диаметром около 5 мм, падающие со средней скоростью около 5 м/с — условия, приближенные к обычному дождю. Понимание механики всплесков поможет предсказать, как дождевые капли и ирригационные системы распространяют патогены, пестициды, пыльцу и другие частицы, находящиеся на поверхности водоемов. Это важно для здравоохранения, сельского хозяйства и экологии.
Падение капель на жидкие поверхности происходит повсеместно. Они могут создавать мириады вторичных капель, которые выступают в качестве переносчиков патогенов, частиц или микробов, находящихся на поверхности пострадавших бассейнов или загрязненных водоемов.
Лидия Буруиба, профессор кафедр гражданского и экологического строительства и машиностроения Массачусетского технологического института и член-корреспондент Института медицинской инженерии и науки (IMES)
Читать далее:
Время может двигаться вперед и назад одновременно: что выяснили физики
Эксперты проверили «чудо» со статуей Девы Марии: что показал ДНК-тест
Жители России смогут наблюдать редкое астрономическое явление в феврале
Иллюстрация на обложке: Изображение от freepik, сведения о лицензии