Forklaret:Hvorfor vanddråber hopper af væggene

Forskere fra University of Warwick kan nu forklare, hvorfor nogle vanddråber hopper som en strandbold af overflader, uden egentlig at røre dem. Nu kan design og konstruktion af fremtidige dråbeteknologier gøres mere præcise og effektive.

Kollisioner mellem væskedråber og overflader, eller andre dråber, sker hele tiden. For eksempel, små vanddråber i skyer kolliderer med hinanden for at danne større dråber, som i sidste ende kan falde og påvirke et fast stof, som din bils forrude.

Dråber kan opføre sig anderledes efter kollisionspunktet, nogle gør et stænk, nogle belægger overfladen rent, og nogle kan endda hoppe som en strandbold.

I artiklen, udgivet i dag i Fysisk gennemgangsbreve , forskere fra University of Warwick har fundet en forklaring på eksperimentelle observationer, som nogle dråber hopper.

Bemærkelsesværdigt, faldets skæbne bestemmes af opførslen af ​​en lille luftpude, hvis højde kan nå nanometers skala. For at få en følelse af skala, tænk på noget på størrelse med månen, der hopper fra en havedrampolin.

Selvom overfladen er helt glat, som i laboratorieforhold, en affinitet mellem dropmolekyler og vægmolekylerne (kendt som van der Waals attraktion), betyder, at dråben i de fleste tilfælde vil blive klemt ned på overfladen, forhindrer det i at hoppe.

Undersøgelsen afslører, gennem meget detaljerede numeriske simuleringer, at for at en dråbe kan hoppe, skal kollisionshastigheden være den helt rigtige. For hurtigt, og dråbens momentum flader luftpuden for tyndt ud. For langsomt, og det giver van der Waals -attraktionen tid til at tage fat. Med den perfekte hastighed, selvom, faldet kan udføre et rent bounce, som en høj jumper, der bare rydder stangen.

Professor Duncan Lockerby fra School of Engineering ved University of Warwick kommenterer:

"Dropkollision er en integreret del af teknologi, vi stoler på i dag, for eksempel, i inkjetprint og forbrændingsmotorer. At forstå bedre, hvad der sker med kolliderende dråber, kan også hjælpe udviklingen af ​​nye teknologier, såsom 3D-tryk i metal, da deres nøjagtighed og effektivitet i sidste ende vil afhænge af, hvad der sker med fald efter kollision. "

Dr.James Sprittles fra Mathematics Institute ved University of Warwick tilføjer:

"Det er vigtigt, luftpuden er så tynd, at molekyler ofte aldrig vil støde på hinanden, når de krydser den, beslægtet med det tomme rum i det ydre rum, og konventionelle teorier tager ikke højde for dette. Den nye modelleringsmetode, vi har udviklet, vil nu have applikationer til dråbe-baserede fænomener lige fra skyfysik til klimavidenskab til spraykøling til næste generations elektronik. "