مهندسان آمریکایی با استفاده از یک دوربین پر سرعت که بطور مستقیم در بالای مهره‌های مایع واقعی قرار گرفته بود، تصاویر جالبی از قطرات آب را برای بررسی نحوه رفتار آنها ثبت کرده‌اند.

به گزارش افکارنیوز، محققان دانشگاه کورنل دریافتند که یک ذره متحرک یا در حال نوسان آب می‌تواند تا بیش از ۳۰ شکل متفاوت از جمله یک الگوی موج ایستاده و یک الگوی موج آزیموت به خود بگیرد.

کارشناسان این تصاویر را با تابش نور در میان سوراخهای توری و ثبت تصویر نور منعکس شده از سطح قطره در حال حرکت گرفته‌اند.

محققان بر این باورند که نتایج آنها می‌تواند یک بینش بنیادی در مورد چگونگی رفتار قطرات ارائه داده و همچنین پژوهش آنها می‌تواند کاربردهایی در طیفهای مختلف از چاپ جوهری تا علم مربوط به ویژگی‌ها و رفتار مایعات در مقیاس میکرو و نانو(Microfluidics) داشته باشد.

بستر تصویربرداری که محققان آن را به دلیل برخورداری از زوایای مختلف برای مشاهده قطره، «Omniview» نامیده‌اند از یک اسلاید شیشه‌ای، قطره‌ای که در بالای آن قرار گرفته و یک تور فلزی ۵۰ میکرون مربع مانند یک پنجره در زیر آنها تشکیل شده است.

نور از میان سوراخهای تور تابیده شده و خمش سطحی قطره، نور را منکسر می‌کند که به شکل دگردیسی تور دیده شده و توسط دوربین فوق سریع ثبت می‌شود.

محققان بطور مکانیکی قطرات را در فرکانسهای مختلف برای مشاهده و ثبت حرکات آنها نوسان دادند.

این نوسان را می‌توان به زمانی که سیم ویولن می‌لرزد، تشبیه کرد. فرکانسهای خاص طبیعی با یک طول معین سیم مطابقت داشته، به همان شکل نیز فرکانسهای خاص با شکل قطره در یک اندازه خاص مطابقت دارد.

این محققان به ساخت یک جدول دقیق از اشکال قطرات بر اساس فرکانس پرداخته و این نتایج را با پیش‌بینی‌های نظری قبلی مانند پویایی قطرات نوسانی مقایسه کردند.

نظریات کلاسیک کاملا مبحثپویایی‌شناسی را دربر نگرفته اما پیش‌بینی‌های جدید، تاثیر فیزیکی زیرلایه جامد در ارتباط با مایع را در نظر گرفته و تصاویر را در آلبوم تصاویر با هم تطبیق داده‌اند.

محققان همچنین دریافتند که برخی از قطرات در زمان لرزش با یک فرکانس هدایتگر می‌توانند چندین شکل بگیرند؛ به همان شکل که فیزیکدانان دو حالت انرژی مختلف را که بطور همزمان در یک مولکول برانگیخته مشاهده می‌کنند.

به گفته مهندسان، جدول دقیق و واضح حالتهای قطره در حال نوسان باید بتواند بینش جدیدی نسبت به پژوهشهای بنیادی بیشتر و همچنین کاربردهای دیگر ارائه کند.

برای مثال ناسا به درک چگونگی حرکت قطرات روی سطح در گرانش پایین علاقه‌مند است.

این پژوهش همچنین ممکن است در تولید چاپگرهای بهتر مفید باشد، چرا که در چاپ با وضوح بالا، انتشار یک قطره در زمان تماس با سطح نشانگر وضوح تصویر است.

خواص شیمیایی سطح غلتک، چاپگر و جوهر از عوارض عمیقی بر این فناوری برخوردار خواهد بود.

این پژوهش در مجله Physical Review E منتشر شده است.

کد خبر: 252546