Akışkanlar mekaniğinde de bir "Kabarcık Adam" vardır. Birkaç baloncuk su borusunu patlatabilir!
biliyor musun? Evdeki su borusu, bazen ciddi bir darbe veya hasar nedeniyle değil, borudaki görünüşte zararsız küçük kabarcıklar nedeniyle kırıldı. Bu kabarcıklar hacim olarak küçük ve büyüktür ve toplu olarak patladıklarında, muhtemelen su borularının patlamasına neden olan suçludurlar.
Bu küçük kabarcıklara kavitasyon denir. Bu şeyler her yerde görülebilir, sıvıda hızla oluşurlar ve daha sonra hızla parçalanırlar, muhtemelen su borusuna zarar verir ve pervaneyi tahrip eder. Sıvı dolu bardağın üstüne çarptığımızda alt kısmı kırılabilir, sebebi nedir?
Çok basit bir bilimsel deney yoluyla, akışkan dinamiği uzman ekibi, kavitasyon fenomeni için yeni bir matematiksel formül elde etti, bu da kavitasyonu (kavitasyonun davranışı) ve kavitasyonun yıkıcı etkisini daha doğru bir şekilde tahmin edebilir.
Utah Eyalet Üniversitesi Makine Mühendisliği Bölümü'nde doçent olan ve Üniversitenin Sıçrama Laboratuvarı'nın baş araştırmacısı Tadd Truscott şunları söyledi: Şişe kırma numarasının arkasındaki sebebi bulmak istiyorsanız, önünüzde çeşitli teoriler olduğunu göreceksiniz. Bazı teoriler, elin kuvvetiyle havanın şişeye itildiğine ve elin bir ucunun basıncı ile havanın şişeye kapatıldığına inanıyor. Dışarı çıkmak isterse sadece şişenin altından çıkabiliyor. Ama durum böyle değil. "
Şekil Şişenin dibinin kırıldığı an
Şimdi, Truscot ve Utah Eyalet Üniversitesi, Tokyo Tarım ve Teknoloji Üniversitesi ve Brigham Young Üniversitesi'nden araştırmacılardan oluşan bir araştırma ekibi bu fenomenin gizemini ortaya çıkardı.Hızlandırılmış sıvıların hava cepleri üretebileceğini kanıtlayan matematiksel formüller verdiler. Bu keşif 24 Temmuz'da "Proceedings of the National Academy of Sciences" da yayınlandı.
Şekil Makaledeki formül
Deneyde araştırmacılar, şişenin dibi çarpıldığında ve kırıldığında ivmeyi ölçmek için şişenin altına bir ivmeölçer yerleştirdiler; daha sonra şişenin ağzını bir çekiçle çarptılar ve şişenin dibinin çarpma anında bir hızlanma hissettiğini buldular. Ancak hızlanma şişenin dibinden geçmedi. Bununla birlikte, hava ceplerinin ortaya çıkmasından sonra, çok sayıda küçük kabarcık hızla şişenin dibine hareket etti ve çarpma anında kırıldı - bu, cam şişenin dibini "patlattı".
Şekil Kabarcık oluşumundan şişenin dibi parçalanmasına kadar patlama
Truscott, şişedeki darbenin ürettiği enerjinin sıvıya aktarılacağını ve hidrostatik basıncın düşmesine neden olacağını açıkladı. Basınç düştüğünde, sıvı daha düşük bir sıcaklıkta kaynayarak şişede kabarcıklar oluşturabilir. Sonra iç basınç dengelendiğinde, kabarcıklar patlayarak küçük ama şiddetli bir şok dalgası oluşturur.
"Sıvı hızlanmasının neden olduğu kavitasyon yer altı boru hatlarında, valflerde ve deniz pervanelerinde meydana gelir. Bazı beyin hasarlarına bile ivmenin neden olduğu kavitasyon neden olur. Bu nedenle, kavitasyon oluşumunu tahmin etme yeteneği birçok uygulama için çok değerlidir. nın-nin."
Şekil İvmeölçer görüntüler oluşturur
Bununla birlikte, onlarca yıldır fizik derslerinde öğretilen geleneksel kavitasyon formülleri, genellikle çok kısa bir süre için hızlanan sıvı kavitasyon davranışını yanlış bir şekilde tahmin eder. Truscott, geleneksel formülün bize avucunuzla şişeye dokunduğunuzda kavitasyon oluşmayacağını söyleyeceğini sözlerine ekledi. Ama deney sonucu böyle değil, genellikle şişe kırılacak, burada kanıt olarak fotoğraflarımız var, kavitasyon kabarcıklarının şişenin dibine yakın bir yerde oluştuğu ve ardından patlayarak dibinde bir şok dalgası oluşturduğu tespit edildi. "
Truscot ve ekibi, sıvının derinliği ve ivmesi üzerine düşünceler eklediler ve yeni bir sıvı denklemi verdi. Japonya ve Utah'daki araştırmacılar benzer kavitasyon deneyleri yaptılar ve aynı sonuçları aldılar. Araştırma ekibi, yeni denklemlerinin kavitasyon fiziğini doğru bir şekilde tanımladığına inanıyor.
