پدیده سیالی که هر روز در آشپزخانه ها مشاهده می شود، رفتار غیر منتظره ای از خود به نمایش می گذارد.

شیر آب آشپزخانه را باز کنید، در جایی که افشانه (jet) آب با سینک برخورد میکند "حوضچه ای" کم عمق و به طرز غیر منتظره ای آرام، پدیدار می شود. در نگاه اول این حوضچه آرام به نظر می رسد، اما آب فوران یافته به طرف بیرون از لبه خارجی آن، غیر از این را نشان می دهد. این لبه، موسوم به پرش هیدرولیکی دایره ای، یک مرز بین دو ناحیه جریان است و برای قرن ها، موضوع تحقیق بوده است- لئوناردو داوینچی در مجلات خود به آن اشاره کرده است. اکنون آرلین گورلینگر Aurelien Goerlinger و همکارانش از موسسه الکترونیک، میکروالکترونیک و نانوفناوری در فرانسه، یک ویژگی جدید را در این پدیده ی آشنا کشف کرده اند [1]. آنها دریافته اند که تحت شرایط خاص، حوضچه می تواند چندین بار در ثانیه ظاهر و ناپدید شود. نتیجه می تواند بازدهی روشهای خنک سازی و تصفیه مبتنی بر آب افشانی را بهبود بخشد.

ناپدید شدن و ظاهر شدن مجدد پرش هیدرولیک دایره ای روی صفحه دایره ای شکل. قطر جت 0.9 میلی متر و قطر صفحه 9 سانتی متر است (مشاهده فیلم).

با اینکه پرش های هیدرولیکی دایره ای رایج هستند، پدیده پیدایش-ناپدید شدن مشاهده شده توسط گروه، فقط برای افشانه هایی که قطری کمتر از 1 میلی متر دارند و با یک سطح دایره ای برخورد می کنند -در این آزمایش، یک صفحه پلکسی گلاس- وجود دارد. با مقایسه داده های تجربی با یک مدل نظری از سیستم، گروه تعیین کردند که پدیده، از امواج تولید شده توسط خودِ پرش ناشی می شود. این امواج به سمت بیرون از پرش انتشار می یابند، به لبه سطح برخورد می کنند و سپس به طرف داخل بازتابیده می شوند. اگر امواج هنگامیکه به سمت داخل و خارج حرکت می کنند به طور سازنده تداخل کنند، مکررا حوضچه را پر از آب کرده و پرش هیدرولیکی را از نظر پنهان می کنند.

برای آنهایی که امید به تکرار این نتایج در منزل دارند، گورلینگر می گوید چرخه پیدایش-ناپدید شدن فقط برای یک بازه باریک از پارامترهای تجربی آشکار میشود. او می گوید احتمالا به همین دلیل، این پدیده قبلا درک نشده است. آن به عنوان یک نویز بدون هیچ مفهوم فیزیکی در نظر گرفته می شد.

1. A. Goerlinger et al., “Oscillations and cavity modes in the circular hydraulic jump,” Phys. Rev. Lett. 131, 194001 (2023).

منبع:

Now You See It, Now You Don’t