Salınımlı olmayan bir ortamda içe doğru dönen bir spiralin son gözlemi!
Brocade Garden: Bu makale fizik içindir
Côte dAzur Üniversitesi ve Hokkaido Üniversitesi'nden bir araştırmacı ekibi, yakın zamanda aşağıya bakan yatay bir sıvı filmin serbest yüzeyinde gözlemlenen spontan spiral desen oluşumunu keşfetmek için bir çalışma yürüttü. Algıladıkları yüzey, Rayleigh-Taylor kararsızlığı gerektirir.Daha ağır bir akışkan, daha hafif bir akışkanı aşağı ittiğinde, Rayleigh-Taylor kararsızlığı, farklı yoğunluklara sahip iki akışkan arasındaki arayüzü yok edebilir. Araştırmacılar, bu kararsızlığın neden olduğu sıvı çıkışının, filmin dairesel çevresinde üretilen ve içe doğru dönen bir spiral kol olarak görünen bir yayılan sıvı perdesi şeklinde gerçekleşebileceğini gözlemlediler. Fenomenolojik olarak oluşturulmuş hücresel otomatların kullanılması, bu modların faz kilitlemesinden geldiğini kanıtlar, bu da sıvının filmin yüzeyi boyunca sabit bir akış hızında aralıklı olarak boşalmasına neden olur. Yaklaşık 15 yıl önce, Dr. Laurent Limat ve meslektaşları, dairesel bir levhanın kenarında serbestçe hareket eden sıvı bir kolonun uzay-zaman dinamiklerini inceledi.
Boko Park-Science Popularization: Araştırmalarından esinlenerek, simetri kaybıyla ilgili tüm küçük dengesizlikleri tanımlamayı umarak sıvı sütunların iki boyutlu montajını incelemeye başladık. Sadece böyle dengesiz bir faktör bulduk, ancak son derece zengin davranış sergileyen oldukça basit bir sistemle karşı karşıya olduğumuzu gördük. Mathis ve meslektaşları araştırmalarında, akış hızı arttıkça, düzenli altıgen su damlası kafesleri, düzenli sütun altıgen kafesler ve sütunların aralıklı zaman ve alanı dahil olmak üzere bir dizi karmaşık modelin üretildiğini gözlemlediler. Davranış ve son olarak spiral dalgalardan oluşan sıvı bir perde oluşturur. Kullanılan ekipman oldukça basittir, esas olarak yarı kapalı silindirik bir kaptan oluşur.Silikon yağı, üstteki girişten ve alttaki ince ağdan sürekli olarak kaba enjekte edilir. Kap, kaptaki negatif basınç dengesi ve yağın ağırlığı ile belirlenen belirli miktarda yağ içerir.
Resim: H.N.Yoshikawa
Kaptaki fazla sıvı, ızgaradan sızarak ızgaranın altında sıvı bir film oluşturur. Yağın akış hızına ve viskozitesine bağlı olarak bu film, farklı şekillerde stabilitesini kaybeder. Bu enstrümanın içindeki her şey şeffaf PMMA'dan yapılmıştır, çünkü bu, gözlem ve hassas video ölçümü için uygun yıldırımın kullanılmasını kolaylaştırır. Yeterince yüksek bir akış hızında, sıvı perdesi görünecek, bir dalga gibi hareket edecek ve nihayetinde dönen bir spiral kol oluşturmak için belirli bir merkez noktasının etrafına sarılacaktır.Her kolun dönüş frekansı, tüm modelin ve kolun dönüş frekansı ölçülür. uzunluk. Kilit gözlem, sistemin dönme simetrisini kırarak kendiliğinden bir spiral oluşturmaktır. İster laboratuvar deneylerinde ister doğada olsun, birçok sistemde spiral desenler bulunabilir. Spiral desenlerin çoğu, sarmal kol dönüş yönünde olacak şekilde dönmektedir. Ters yönde dönen desenler çok nadirdir ve spiral olarak adlandırılır.
Resim: H.N.Yoshikawa
Araştırmacı Harunori Yoshikawa (Harunori Yoshikawa) şunları söyledi: Anti-spiral modun basit bir sıvı sistemde oluşturulabileceğini kanıtladık.Bu sistem için tüm yönetim denklemlerini biliyoruz. Bu 'iyi bilinen' sistem üzerinde derinlemesine araştırmalar yaptık. Spiral önleyici modelin ender görülen fenomenini anlamaya yardımcı olacaktır. Yoshikawa, Mathis ve meslektaşları tarafından yürütülen deneyler, anti-spiral modelin tezahürlerinin daha fazla araştırılmasının yolunu açabilir.Ayrıca araştırma, model oluşturma teorisi için bir referans sağlayabilir. Şimdi odak noktası teorik modelleme, uygun model denklemleri ve ilgili parametrelerin aralığıdır Bu modellerin oluşum sürecinin temel özelliklerini teorik olarak ortaya çıkarmayı umuyoruz. Araştırmacılar şu anda sistemde gözlemlenen diğer kalıpları araştırıyorlar, çünkü içe doğru dönen spiral, gözlemledikleri modellerden sadece biri. Örneğin, sıvı kolonların düşme durumu ve bazı özel davranışları kapsamlı bir şekilde incelenmemiştir. Mathis, Yoshikawa ve meslektaşları tarafından yapılan araştırmada, spiralin dinamikleri sıvı filmin kendisinin özellikleriyle ilişkili gibi görünüyor ve bu keşif hala araştırılıyor.
Brocade Park-Bilim Popülerleştirme © Science X Network
Referans dergi makaleleri: "Physics Review Letters"
Yazan Ingrid Fadelli / Phys
DOI: 10.1103 / PhysRevLett.122.014502
Brocade Park - Evren Biliminin Güzelliğini Sunuyor
