Bak, bu yağmur damlası dans ediyor
Chunmian şafağı bilmiyor ve her yerde kuşlar duyuyorum.
Gece rüzgar ve yağmur gelir, Fısıldayan Renk.
"Chun Xiao", Meng Haoran
Çiçek düşüşü hakkında ne kadar bilgin var (resim internetten geliyor)
Eski zamanlardan beri yağmur yaygın bir olaydır. İlkbahar yağmurunun ardından çiftçiler kavun ve fasulye ekmeye başlarken, şairler yağmuru her türlü duyguyu ifade etmek ve mutluluk, öfke, üzüntü ve neşe emanet etmek için kullanırlardı. Ama yağmur neden "çiçekleri düşürüyor"? Bu dönemde ne oldu?
Görünüşte basit olan bu süreç, çok karmaşık bilimsel ilkeler içeriyor. Su damlacıkları ile yapraklar arasındaki hikayeyi anlamak için, su damlacıklarının yapraklar üzerindeki dinamik davranışıyla başlamalıyız.
Su damlacıkları geri tepmiyor, son sözü taçyapraklarda
Katı bir yüzeye (yapraklar gibi) düşen su damlacıklarının süreci bir anda (bir düzine milisaniye) tamamlanır ve çıplak gözle gözlemlemek veya sıradan kameralarla kaydetmek yeterli olmaktan uzaktır. Yüksek hızlı kameralar saniyede on binlerce fotoğraf çekebilir ve insanların yaprakların üzerine düşen su damlacıklarının davranışını net bir şekilde gözlemlemesine olanak tanır.
Yüzey geriliminden dolayı düşen yağmur damlaları genellikle küreseldir. Su damlacıkları yaprakların yüzeyine düştükten sonra, atalet etkisi altında dairesel bir su filmine yayılırlar. Daha sonra, su filmi, taç yaprağı yüzeyinin yapışmasına bağlı olarak taç yaprağı yüzeyinden (nasturtium gibi) geri çekilebilir ve geri sıçrayabilir veya doğrudan taç yüzeyine (sabah şanı gibi) yapışabilir. Bu iki davranışın gösterim süreci Şekil 1'de gösterilmektedir.
Şair Meng Haoran'ın yağmurdan sonra düşen çiçekleri görebilmesinin nedeni, yaprakların nispeten küçük olması ve yağmur damlalarının yaprakların yüzeyine çarpmasından sonra yayılma işlemi sırasında yaprakların yağmur damlalarının ağırlığını taşıyamaması olabilir. Bu tür sahneler şeftali çiçeklerinde, kayısı çiçeklerinde ve diğer küçük taç yapraklarda yaygındır. Elbette düşen çiçekler rüzgarla da uçabilir.
Şekil 1 Su damlacıklarının yüksek ve düşük yapışma yüzeylerinde çarpışma davranışı
Su damlacıkları uçmaya veya yapışmaya ek olarak bale de dans edebilir.
Bale, dünyayı kasıp kavuran bir sanat formudur, seyirciye güzel bir keyif ve büyük bir eğlence getirebilir. Çin Bilimler Akademisi Kimya Enstitüsü'nden Song Yanlin'in ekibi, bir damlacık sert bir yüzeye çarptıktan sonra bombardımana tutulup yüzeye yapışmanın yanı sıra bale dansı yapabildiğini keşfetti. İnsanların algısını alt üst eden bu davranış nasıl elde edilir?
Yukarıdaki açıklamadan, su damlacıklarının katı yüzeye düşmesinden sonra, geri tepmenin katı yüzeyin yapışması ile kontrol edilip edilmediği görülebilir. Düşük yapışmalı bir yüzey üzerinde yüksek yapışmalı bir model tasarlayarak, su damlacıkları yüzeyle çarpıştıktan sonra asimetrik yapışmaya maruz kalır ve böylece farklı alanlarda farklılaştırılmış geri çekme davranışı üretir. Geri çekme ilerledikçe, yapışma etkisi yavaş yavaş birikir ve son olarak su damlacıkları döndürülür. Su damlacıkları bale dansı yaparken, sıradan balerinlerin çok üstünde, dakikada 7.300 devirden fazla bir hızda dönebilirler.
Şekil 2 Bale damlacıkları
Sir Newton, 18. yüzyılda iki nesnenin çarpışma sürecini incelerken ünlü Newton'un Etki Yasasını önermiştir: iki nesne arasındaki ayrılma hızının ve yaklaşma hızlarının oranına geri tepme katsayısı denir. Genel olarak, bir küre katı bir yüzeyle çarpıştığında, küre çarpışmadan sonra yalnızca büyüklük ve hareket yönünde değişecektir.
Su damlası balesi sürecinde, aslında bir dönme hareketi üretir, yani su damlasının çarpışmadan önce ve sonra hareket biçiminde (ötelemeden dönmeye) bir değişikliği vardır. Bu sürece New York Times tarafından "Defy Physics" adı verilir. Aynı zamanda, damlacık düşmeden önce yerçekimi potansiyel enerjisi dönme enerjisi haline gelir.
Bu sadece katı-sıvı çarpışması teorisini genişletmekle kalmaz, aynı zamanda su damlacığı enerjisinin geliştirilmesi ve kullanılması için yeni olanaklar sağlar.
Damlacık balesi Newton'u "haraç" eder. (Kaynak: New York Times)
Kaynak: Kimya Enstitüsü, Çin Bilimler Akademisi
İpuçları: Yakın zamanda WeChat resmi hesap bilgi akışı revize edildi. Her kullanıcı, büyük kartlar şeklinde görüntülenecek olan sık okuma abonelik numaralarını ayarlayabilir. Bu nedenle, "Çin Bilimler Akademisinin Sesi" makalesini kaçırmak istemiyorsanız, şunları yapmalısınız: "Çin Bilimler Akademisinin Sesi" genel hesabına girin sağ üst köşedeki menüyü tıklayın "Yıldız Olarak Ayarla" yı seçin
