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科学家将水滴悬浮起来,找出“神奇”行为的驱动力

在麻省理工学院的一个实验中,一台摄像机捕捉到一滴悬浮的油。(麻省理工学院)

即使物理学家们使用昂贵的大型实验来揭示巨大的引力波和微小的强子,他们仍然可以回答关于完全平凡的问题。例如-为什么冷牛奶滴会在下沉前反弹到热咖啡的表面?为什么在雨中,小小的水珠会滑过池子表面?”美国麻省理工学院(MIT)的一个研究小组首次观测到并描述了导致液滴悬浮在大型储层表面的力。[液体雕塑:令人眼花缭乱的落水照片]

这是它的工作原理。

当雨滴撞到水坑表面时,研究人员发现,双引擎启动。碰撞导致微小的电流在水滴内部以及水坑表面以下旋转。新的研究发现,如果你能窥视液滴,你会看到水沿着液滴内部的边缘向下流动,然后再向上爬向中心。

液滴内部的旋转运动,在大多数情况下是看不见的,会产生足够的力来拖拽液滴周围的空气。根据最新的发现,空气形成一股薄而快速的气流,在水滴下流动,使其保持在水面上一根头发的宽度。

这张纸上的图片显示了水如何在水滴和游泳池表面下旋转,吸入一层空气。(流体力学杂志)

研究人员发现,然而,那些发动机-在液滴内部和液体表面以下-不自转。液滴和它所撞击的液体之间的温差驱动旋转和悬浮。研究显示,一旦雨滴升温或降温到水坑的温度(这是那些旋转引擎加速的过程,可能需要几毫秒到几秒的时间),它就会冲破它神奇的空气地毯,消失在水坑中。

麻省理工学院的研究人员想出了如何计算最小差异的 ... 在任何给定的液体中发生悬浮的热量。他们发现,如果差异大于最小值,液滴悬浮的时间就会更长。再短一点,水滴也不会漂浮起来。

通过一些巧妙的实验装置和高速摄像机的帮助,研究人员能够 ... 一些悬浮引擎运行的美丽视频。科学家们将一些闪亮的二氧化钛薄片混合到油中,然后用注射器将一滴油固定在一个较大的水池表面。他们用明亮的LED背光点滴,二氧化钛在漩涡中旋转,随着发动机的路径旋转。“KDSPE”“KDSPs”作者在11月8日发表了一篇在流体力学杂志上描述这一发现的论文。KDSPE“KDSPs”最初发表在活科学上。

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