.svg)
ریاضی دانان فرمول جدیدی برای حباب‌سازی یافتند!
پارسینه: گروهی از ریاضیدانان دانشگاه نیویورک تلاش کردند پرده از اسرار شکل گیری حباب‌ها بردارند و راهکاری برای ایجاد حباب‌های کامل و بزرگ بیابند.
احتمالا همه ما در دوران کودکی لذت فوق العاده دمیدن در دستگاه حباب سازی و مشاهده پرواز حباب‌های ساخته شده از یک لایه نازک آب و صابون را تجربه کرده ایم. تشکیل این حباب‌ها از نگاه کودکان بیشتر شبیه جادوگری است؛ اما در دنیای بزرگسالان نیز اطلاعات زیادی درباره نحوه تشکیل و عملکرد آن‌ها در دست نیست.
گروهی از ریاضیدانان دانشگاه نیویورک به سراغ حل این مساله رفته و تلاش کردند پرده از اسرار شکل گیری این حباب‌ها بردارند. البته ماجرا این طور نیست که آن‌ها ناگهان تصمیم گرفته باشند پژوهشی را در زمینه ساخت حباب‌های بزرگ و یا پرورش نسل جدید اساتید حباب سازی انجام دهند!
به گفته لیف رستروف یکی از همکاران این پروژه تحقیقاتی، انگیزه پژوهشگران در این مطالعه تمایل به یادگیری بیشتر درباره برهمکنش ساختاری سیالات بود. این تعاملات شامل رخداد‌هایی است که وقتی یک شی (در اینجا شی ساخته شده از یک فیلم مایع) تحت تاثیر تغییرات یک سیال جاری دیگر (در اینجا جریان هوای ناشی از دمیدن) قرار می‌گیرد، رخ می‌دهند.
به دلیل دشواری اندازه گیری، کنترل و مشاهده حباب‌ها در هوا، محققان تصمیم گرفتند این تحقیقات را درون آب انجام دهند؛ بنابراین به جای مایع شوینده از روغن و به جای جریان هوای حاصل از دمیدن، از جریان آب برای ساخت حباب‌ها استفاده کردند. در این تحقیق دو راهکار برای ایجاد حباب شناسایی شد که یکی استفاده از جریان مستمر و سریع هوا برای ایجاد فشار ایرودینامیک و غلبه بر کشش سطحی فیلم و تبدیل آن به حباب است. در این حالت باید جریان هوا ثابت باشد تا فیلم را به شکل یک حباب کامل درآورد.
روش دیگر دمیدن جریان هوا روی یک حباب موجود است تا آن را از حلقه جدا کند. در این حالت باید از یک جریان تند استفاده شود. سرعت ایده آل جریان هوا به اندازه حباب مورد نظر بستگی دارد.
براین اساس محققان فرمولی را توسعه دادند که سرعت مناسب جریان هوا را برای ساخت یک حباب کامل محاسبه می‌کند. در این فرمول سرعت هوا بر اساس کشش سطحی در فصل مشترک دو سیال، چگالی سیال دمیده شده و شعاع حلقه تولید حباب محاسبه می‌شود.
بر اساس این فرمول، برای ساخت حباب‌های بزرگتر باید سرعت سیال دمیده شده، کمتر باشد. همچنین هرچه اندازه فیلم بزرگتر باشد، تبدیل آن به حباب ساده‌تر است.
با وجود این که تحقیقات با استفاده از فیلم روغنی درون آب انجام گرفت، نتیجه آن را می‌توان به هرنوع سیالی که قابلیت تبدیل شدن به یک فیلم نازک درون یک گاز یا مایع دیگر را دارد، قابل تعمیم است.
به اعتقاد محققان، نتایج این تحقیقات راه را برای تولید ترکیبات امولسیون و فوم‌های صنعتی و تجاری با استفاده از روش‌های کارآمدتر هموار می‌کند.
منبع:ایرنا
گروهی از ریاضیدانان دانشگاه نیویورک به سراغ حل این مساله رفته و تلاش کردند پرده از اسرار شکل گیری این حباب‌ها بردارند. البته ماجرا این طور نیست که آن‌ها ناگهان تصمیم گرفته باشند پژوهشی را در زمینه ساخت حباب‌های بزرگ و یا پرورش نسل جدید اساتید حباب سازی انجام دهند!
به گفته لیف رستروف یکی از همکاران این پروژه تحقیقاتی، انگیزه پژوهشگران در این مطالعه تمایل به یادگیری بیشتر درباره برهمکنش ساختاری سیالات بود. این تعاملات شامل رخداد‌هایی است که وقتی یک شی (در اینجا شی ساخته شده از یک فیلم مایع) تحت تاثیر تغییرات یک سیال جاری دیگر (در اینجا جریان هوای ناشی از دمیدن) قرار می‌گیرد، رخ می‌دهند.
به دلیل دشواری اندازه گیری، کنترل و مشاهده حباب‌ها در هوا، محققان تصمیم گرفتند این تحقیقات را درون آب انجام دهند؛ بنابراین به جای مایع شوینده از روغن و به جای جریان هوای حاصل از دمیدن، از جریان آب برای ساخت حباب‌ها استفاده کردند. در این تحقیق دو راهکار برای ایجاد حباب شناسایی شد که یکی استفاده از جریان مستمر و سریع هوا برای ایجاد فشار ایرودینامیک و غلبه بر کشش سطحی فیلم و تبدیل آن به حباب است. در این حالت باید جریان هوا ثابت باشد تا فیلم را به شکل یک حباب کامل درآورد.
روش دیگر دمیدن جریان هوا روی یک حباب موجود است تا آن را از حلقه جدا کند. در این حالت باید از یک جریان تند استفاده شود. سرعت ایده آل جریان هوا به اندازه حباب مورد نظر بستگی دارد.
براین اساس محققان فرمولی را توسعه دادند که سرعت مناسب جریان هوا را برای ساخت یک حباب کامل محاسبه می‌کند. در این فرمول سرعت هوا بر اساس کشش سطحی در فصل مشترک دو سیال، چگالی سیال دمیده شده و شعاع حلقه تولید حباب محاسبه می‌شود.
بر اساس این فرمول، برای ساخت حباب‌های بزرگتر باید سرعت سیال دمیده شده، کمتر باشد. همچنین هرچه اندازه فیلم بزرگتر باشد، تبدیل آن به حباب ساده‌تر است.
با وجود این که تحقیقات با استفاده از فیلم روغنی درون آب انجام گرفت، نتیجه آن را می‌توان به هرنوع سیالی که قابلیت تبدیل شدن به یک فیلم نازک درون یک گاز یا مایع دیگر را دارد، قابل تعمیم است.
به اعتقاد محققان، نتایج این تحقیقات راه را برای تولید ترکیبات امولسیون و فوم‌های صنعتی و تجاری با استفاده از روش‌های کارآمدتر هموار می‌کند.
منبع:ایرنا
ارسال نظر