מכל מלמדײ השכלתי (duchifat) wrote,
מכל מלמדײ השכלתי
duchifat

Category:

"Бросая в воду камешки...." - 4 . Супергидрофобия и всплеск

В продолжение вот этого (http://duchifat.livejournal.com/1900630.html), про всплески.

В математике много примеров, когда предел функции в какой-либо точке не равен значению функции в этой точке. Физики придумали выражeние "сингулярный предел" (https://michaelberryphysics.files.wordpress.com/2013/07/berry341.pdf) для таких ситуаций. Если вы откусили яблоко и обнаружили там пол-червяка, то это плохо, значит вторую половину вы проглотили (не путать с похожим рассуждением про то, что две дырки в червивом яблоке обнаружить лучше, чем одну). Если четверть червяка - это еще хуже (значит проглотили три четверти), 1% совсем плохо, а 0% вдруг - хорошо.

Помните японское хайку Басё о лягушке, прыгнувшей в старый пруд и издавшей всплеск? Оказывается (http://www.nature.com/nphys/journal/v3/n3/full/nphys545.html), когда два одинаковых твердых шарика, различающихся только поверхностной энергией (один гидрофильный с КА=15, а другой гидрофобный с КА>100 градусов), падают в воду, первый не создает всплеска, а второй - создает.


Ну издает и издает, что тут такого? Однако речь о ситуации с большим числом Вебера (We=(\rho U^2 a) / \gamma, безразмерным отношением сил инерции к капилярным силам) порядка 1000-10000, так что поверхностное натяжение не должно играть никакой роли в динамике процесса удара. Супергидрофобное нано-покрытие имеeт характерный размер порядка нанометров, а всплеск - макроскопическое явление.

Авторы объясняют это динамикой тройной линии (линии, где сходятся твердая, жидкая и газообразная фазы), которая становится неустойчивой при большой скорости смачивания. В супергидрофобном пределе критическая скорость смачивания (определяющаяся динамикой трoйной линии) приближaется к нулю. При даже не очень быстром движении супергидрофобная поверхность не успевает покрыться слоем воды, что и ведет к образованию воздушной полости вслед за шариком, т.е. всплеска. Предел больших чисел Вебера дает не тот же результат, что фактическая ситуация.
Tags: mechanics, science
Subscribe

Recent Posts from This Journal

  • (no subject)

    Любопытная статья про то, что скорость звука в твердых материалах ограничена величиной 36 км / с, точнее, V/c= alpha (m_e/2m_p)^1/2, где alpha -…

  • лытдыбр

    Получаю огромное удовольствие от того, что езжу на работу каждый день на троллейбусе №3 или на маршрутке К258 через Литейный мост и через весь…

  • Baelemos Bachata

    Хочу танцевать бачату. День без бачаты приводит меня к субдепрессии.

  • Post a new comment

    Error

    Comments allowed for friends only

    Anonymous comments are disabled in this journal

    default userpic

    Your reply will be screened

    Your IP address will be recorded 

  • 0 comments