Kas olete kunagi suhkrutükki kohvitassi visates käised määrinud? Kui nii, oli põhjuseks arvatavasti peen vedelikujuga, mis paiskus üles pärast suhkrutüki langemist. Teadlased on alles nüüd saanud vettpidavaid tõendeid ühe seletuse kasuks teiste ees.
Ajakirjas Physical Review Letters kirjeldavad füüsikud Twente ja Sevilla Ülikoolidest katset ja selle põhjal loodud arvutisimulatsiooni, mis näitavad, kuidas täpselt liigub vesi enne sambana kerkimist. Katses langetati jääva kiirusega läbi veepiiri tugev ketas, mis jättis enda järele tühimiku. Seejärel hakkas vesi tühja kohta tagasi voolama ja ahenev õhust toru vees vajus esmalt kokku poolel toru kõrgusel. Toimunust saab hea ülevaate arvutisimulatsiooni videolt, kus sinine joon tähistab vee ja õhu piiri ning punane langevat plaati ristlõikes:
Niimoodi moodustub kaks koonusjat tühimikku vees, üks üles- teine allapoole suunatud. Mõlemad täituvad väga kiiresti veega ja pinnakihi osakesed paisatakse jugadena vastassuundades. Ülemine neist jugadest ongi see, mis kipub kohvitassist suhrutüki sulpsatades käisele hüppama. Artikli teoreetilises osas võrreldakse vedelikusamba aluse laiuse ajalist sõltuvust eksperimendist, simulatsioonist ja analüütilisest arvutusest ja tulemused langevad hästi kokku. Ühtlasi tuuakse välja asjaolu, et simulatsiooni käiku ei mõjutanud oluliselt pindpinevuse arvestamine või mittearvestamine, millest järeldatakse, et taolise protsessi seletusena langevad ära eelnevad mudelid, mis põhjendasid veejoa teket pindpinevusjõuga.
Allikad:
1. Physical Review Focus: Why Dropping a Stone Makes a Jet
2. Phys. Rev. Lett. 102: High-Speed Jet Formation after Solid Object Impact
Toimetas Erik Randla