یک قطره مایع رانده شده توسط باد در مسیر خود در امتداد سطح، جمع و باز میشود تا در نهایت به چند قسمت تقسیم شود.

از امواج اقیانوس گرفته تا موجک ها در یک گودال آب، اثر برشیِ (shearing effect) باد وزنده بر روی یک مایع در تمام مقیاس ها قابل مشاهده است. این برش، برهمکنش های بین جو زمین و آب سطح آن را تعیین می کند و اکنون پژوهشگران توانسته اند حرکت قطرات مایعی که روی پنجره یک ماشین در حال حرکت در باران به آهستگی بالا و پایین می روند را توضیح دهند. در یک رشته آزمایش، آنتونیو چاهین Antonio Chahine از دانشگاه تولوز فرانسه و همکارانش نشان داده اند که جریان هوا امواجی سطحی را به راه می اندازد که باعث ایجاد چنین قطره هایی می شود که تا پیش از چند قسمت شدن، مانند کرم ها می خزند [1].

گروه، یک قطره کوچک از مایع گلیسیرین 100-40 میکرو لیتر را روی سطح شیشه ای افقی در یک تونل هوا با سرعت وزش 20 متر بر ثانیه (معادل با یک طوفان در مقیاس بیفورت) قرار دادند. در ابتدا، جریان هوا در سطح قطره موجب شد که قطره به شکل بیضی کشیده شود. قطره همچنین، با انباشته شدن مایع به سمت وزش باد، شروع به کج شدن کرد. وقتی که نیروی پس ران ناشی از جریان هوا بر نیروی مویینگی بین گلیسیرین و شیشه غلبه کرد، قطره شروع به لغزیدن و پهن شدنِ حتی بیشتر می کند. سپس روی قطره کشیده، امواج سطحی ایجاد شده و به سمت لبه جلویی آن حرکت کردند. با باز و جمع شدن قطره در امتداد طول خود، این امواج یک حرکت کرم گونه ی پایدار به وجود آوردند. سرانجام پس از یک طول آستانه که به حجم قطره بستگی داشت، کِرم (مایع) دیگر قادر به تحمل نیروی برشی نبود و به چندین قطره کوچک تقسیم شد.

پژوهشگران می گویند این رفتار از همان الگوی قطره کشیده ای که در امتداد سطح شیبدار می لغزد پیروی می کند. این داده ها به توصیف اینکه قطره ها چه طور مواد را در امتداد سطوح جا به جا و توزیع می کنند، مولفه جدیدی می افزاید.

1. A. Chahine et al., “Caterpillar like motion of droplet in a shear flow,” Phys. Rev. Fluids 8, 093601 (2023).

منبع:

Droplets Scoot Like Caterpillars

ترجمه خبر: بهناز ساربانها