A XVI. Században Leonardo da Vinci először egy lenyűgöző jelenséget írt le a vízben, amelyet később hidraulikus ugrásnak hívtak. És alig öt évszázaddal később a tudósok végül elmagyarázták, miért történik ez.
Ez az ugrás nem olyan homályos tulajdonság, amelyet csak a tudósok látnak. Valójában be kell sétálnia a konyhába, vagy beugrani a zuhanyba, hogy megnézze.
Ha bekapcsol egy csapot, vegye figyelembe, mi történik, amikor a víz eléri a mosogató felületét. Nagyon vékony, gyorsan áramló, kör alakú vízréteget hoz létre, amelyet vastagabb, koncentrikus, turbulens víz gyűrű vesz körül. A hidraulikus ugrás arra a pontra vonatkozik, ahol a víz felmegy és a vastagabb réteget képezi.
1819-től kezdve Giorgio Bidone olasz matematikussal, sok kutató megpróbálta megmagyarázni, mi okozza a víz ilyen folyását. De az eddigi magyarázatok és egyenletek a gravitációra támaszkodtak, mint a fő erő - mondta Rajesh K. Bhagat, a doktori jelölt, az angliai Cambridge-i Egyetem Vegyészmérnöki és Biotechnológiai Tanszékének doktori jelöltje.
A gravitáció kizárására Bhagat és csapata egy egyszerű kísérletet végzett. Egy sima, vízszintes felületre érkeznek egy vízsugarat, hogy egy egyszerű hidraulikus ugrást hozzanak létre - ugyanaz, mint amit látna, ha a vizet bekapcsolja a konyhai mosogatónál. Aztán ezt a felületet többféle módon megdöntötték: függőlegesen, 45 fokos szögben és vízszintesen - úgy, hogy a vízsugarat végül eltalálják egy olyan felületre, amely mennyezetgé vált. A kezdeti ugrás rögzítéséhez rögzítették, mi történt nagysebességű kamerákkal.
A hidraulikus ugrás minden esetben ugyanazon a ponton történt. Más szavakkal: a vékony, gyorsan mozgó belső réteg ugyanolyan méretű volt, függetlenül attól, hogy a sík melyik tájolásban van. Ha a gravitáció okozta volna az ugrásokat, akkor a víz "torzult" lett volna a vízszintesen kívüli síkok bármelyikében. - mondta Bhagat. "Ez az egyszerű kísérlet azt bizonyítja, hogy bármi más, mint a gravitáció."
Az új elmélet nem áll le a gravitációtól
A többi erõ tanulmányozása érdekében, amelyek esetleg játszottak, a kutatók a vízáram viszkozitását változtatják meg - megmérve, hogy mennyire képes ellenállni az áramlásnak - oly módon, hogy összekeverik glicerinnel, egy olyan típusú alkohollal, amelynek felületi feszültsége hasonló a vízhez, de ez 1000-szer viszkózusabb, mint a vízé.
Emellett állandó viszkozitást tartottak, és csökkentették a felületi feszültséget - a vonzó erőt, amely a folyékony molekulákat a felületen tartja - azáltal, hogy a nátrium-dodecil-benzol-szulfonát (SDBS) nevű mosószerben egy közös alkotóelemet összekevernek.. Végül változtattak mind a viszkozitást, mind a felületi feszültséget a víz és a propanol, egy másik alkohol összekeverésével, oly módon, hogy az oldat 25% -kal viszkózusabb, mint a tiszta víz, de a felületi feszültsége háromszor gyengébb.
Ez lehetővé tette a kutatók számára, hogy elkülönítsék az egyes erők befolyását. Ian Wilson, a kemény szilárd anyagok és felületek professzora, a Cambridge-i Egyetem egyetemi tanárának élõ tudósítója azt mondta a Live Science-nek.
A lényeg az, hogy képes megjósolni, hogy hol kezdődik ez az átmenet egy vékony és vastag film között "- mondta Wilson. A korábbi elméletek egy része nem tudta ezt megtenni, mert a hidraulikus ugrás helye megváltozik, amikor a vastag réteg valamilyen szélhez ér, például a mosogató széle felé.
Az ugrás azon a helyen történik, ahol a felületi feszültség és a viszkozitás erői összeadják és kiegyensúlyozzák a lendületet a folyadéksugárból - találták a szerzők.
Wilson szerint a tudás, hogy hol indul elő ez a ugrás, alkalmazható lehet az iparban. Az ugrás előtt kialakuló vékony réteg sokkal nagyobb erőt hordoz, mint a vastagabb réteg, így a vékonyabb terület hatékonyabbá teszi a hőátadást.
Nagy sebességű vízsugarat használnak ipari alkalmazásokhoz, például tisztításhoz a tejfeldolgozás során, valamint repülőgépek turbinalapáinak vagy szilikon félvezetők hűtéséhez - mondta Bhagat. Ezekben az alkalmazásokban a szakaszos vízsugarak sokkal hatékonyabbak - mondta Wilson. Ezen szakaszos fúvókák hatékonyságának javítása érdekében képesnek kell lennie megjósolni, hol történnek a kezdeti hidraulikus ugrások - mondta.
