دانشمندان فرمول بسیار ساده ای برای یکی از پدیده ها ی فیزیک کشف کرده اند که به دیدن می رسید یکی از محدوده ها ی دوست ناپذیر فیزیک محسوب می شد: هویدا کردن اینکه چکه ی آب پیش از فرو پاشیدن، چه میزانی از میدان الکتریکی را می تواند تحمل نرم.
ایالت ها سال فیزیک دانان پدیده ها ی کوچک را بررسی کرده اند؛ ولی با اینکه مفهوم طاسی بعضی از این پدیده ها بسیار سهل بوسیله دید می رسد و به صبر می توان آن ها را تصور کرد، روابط ریاضی پشت این مفاهیم و پدیده ها می تواند به هر شکلی باشد.
حزن اکنون که فرمول مربوط به حوصله میدان الکتریکی به مایه ی جرعه ی آب کشف شده ، دانشمندان اعتقاد دارند که این فرمول در خیلی از موارد دیگر نیز می تواند به حکم برده شود؛ از پیش رانش فضایی تا طیف سنجی جرمی، چاپ با توان تفکیک درخورتوجه، تهویه ی هوا، تجزیه و تفریق مولکول ها و موارد دیگر.
قطره ی آبی که از رأس دچار فروپاشی می شود (MIT).
جاستین بروز، دانشجو ی مهندسی مکانیک و فیزیک MIT، توضیح عدل: قبل از به مشت آمدن نتایج، فیزیک دانان و مهندسان شبیه سازی ها ی کامپیوتری فشرده و ثقل کردند تا بتوانند میزان ایستادگی قطره ی الکتریکی شده را ارزیابی کنند. با معادله ی بوسیله دست آمده، هر کسی می تواند فقط با استفاده از مداد و کاغذ و محاسبات ساده، به سرعت رفتار قطره را پیش بینی درنگ.
پدیده ی بررسی شده، پدیده ای نیست که انفراد جاهل از فیزیک دانان برای آن زمان بگذارد و روی آن فکر بطی ء. پدیده ای که بروز و تیمش تو مقاله ی تازه ی خود آن را معاینه کردند، پدیده ای است که حتی چنانچه انسان ها به آن توجه نکنند، قدیم و در هر مکان ی دنیا پیرامون اتحاد می افتد.
این پدیده زمانی اتفاق می افتد که جرعه ها ی باران خلال افتادن از آسمان تحت تأثیر بازار الکتریکی ابر ها ی طوفانی راحتی می گیرند یا حتی وقتی این قطره ها مادون تأثیر هر بازار الکتریکی دیگر مانند راسته خطوط برق قرار می گیرند.
هنگام رخداد این پدیده، میدان الکتریکی قطره را بوسیله سمت ارتفاع می کشد؛ چراکه بار الکتریکی روی سطح قطره تجمع ظاهر می کند. در این هنگام، کشش سطحی که باعث ماندن مولکول ها ی آب در حالت کروی می شود، در مولکول ها ی H2O از بین می جوی.
در سال های اخیر، پژوهشگران ریزسیال شناسی از این استعداد برای دست مربوط به طبقه کارگر و زحمتکش کردن و حرکت اعطا کردن چکه ها به دور راسته ها ی الکتریکی استفاده کرده اند؛ ولی دانشمندان همچنان هیچ راه سهل ای برای شمارش ی حدود پایداری این قطره ها نداشته اند. اراده از محدوده ی پایداری، آستانه یا مرزی است که در آن قطره ها مادون تأثیر فشار بازار الکتریکی از حالت کروی خارج می شوند و فرومی پاشند. این آستانه به رخساره تئوری شمارش می شود.
تغییر شکل قطره با تغییر میدان الکتریکی وارد بر آن
بروز گفت: درون فداکار نقاط، چنانچه میدان الکتریکی بوسیله قطع ی کافی قوی باشد، چکه فرصت آن را پیدا نمی نرم تا نیرو ی الکتریکی را متعادل درنگ و داخل این هنگام، قطره حالت نا متعادل مشهود می درنگ و فرو می پاشد. غصه اکنون به نظر می رسد این آستانه را پیدا کرده ایم.
بروز و همکارانش در آزما یش ها ی خود چکه ها یی را بررسی کردند که روی سطح الکتریکی شده ی فلزی فرود می آمدند و روی آن پخش می شدند. آن ها با کاربرد از دوربین های بسیار سریع از این عریضی ها فیلم گرفتند.
پژوهشگران با تمرکز بر لحظه ی کنجکاو قبل از فروپاشی قطره ذیل تأثیر میدان الکتریکی و مشاهده ی لباس بحرانی آن در همان لحظه ، دریافتند محدوده ی پایداری با قانون نبوغ اداره می شود. با استفاده از این قانون می نبوغ آستانه ی فروپاشی جرعه روی سطح (ساکن یا متحرک) خواه خلال شناور وجود داشتن در محیط را پیمانه گیری کرد.
موافق دید دانشمندان، شیوه توان تو مطلع ظرفیت و سو جرعه را لازم دارد؛ درون حالی که راهکار ها ی تئوری قبلی مبدا پشته و شعاع چکه را برای محاسبه ی محدوده ی پایداری جرعه لازم داشت.
بروز گفت: تا صد سال پیش، رسم بر این بود که از ارتفاع قطره برای تقویم محدوده ی مقاومت استفاده شود؛ اما زمانی که چکه تبدیل شکل می دهد و فرومی پاشد، ارتفاع آن تحول می کند. بنابر این، جریان ی روی ارتفاع ازنظر ریاضی پیچیده می شود. با تمام این ها، حتی با تبدیل شکل چکه مافوق تأثیر میدان الکتریکی تیمار حجم قطره ثابت پاینده می ماند.
با این معادله ی جدید، با دانستن چهار پارامتر از پنج پارامتر مهم شامل کشش سطحی قطره، شدت راسته الکتریکی، گذر دهی الکتریکی هوا و ظرفیت و شعاع قطره، می استعداد تو هر زمانی پارامتر پنجم را اندازه گیری کرد و محدوده ی مقاومت چکه را نیز به دست آورد.
این موفقیتی است که زمان اضافی بخاطر آن صرف شده و مردم می توانند با فهم تئوری مذکور از آن در زمینه ها ی متنوع بینش کاربرد کنند. همچنین، این فقره ظرفیت استفاده در پروژه ها ی صنعتی مانند الکترو اسپین، فیلتراسیون الکترو استاتیک و حتی فرایند انحلال را دارد. ابراز گفت: از دید تئوری، نتایج بیش ساده ای از پیچیدگی ها ی ریاضی این مسئله به دست آمده است.
یافته ها ی این پژوهش در روزنامه ی Physical Review Lettersمنتشر شد. بیشتر بخوانید:بحران بی آبی و شهرهایی که درون خموشی خبری از نهل می میرندکشف مخزن بزرگ یخ آب زیر رهبر شمال مریخگل رز؛ الهام بخش روشی هوشمند برای جمع آوری و تصفیه آبتشکیل ماه باعث آمدن آب بوسیله زمین شدکشف اثرات کوکائین در میگوهای آب شیرین انگلستان
ایالت ها سال فیزیک دانان پدیده ها ی کوچک را بررسی کرده اند؛ ولی با اینکه مفهوم طاسی بعضی از این پدیده ها بسیار سهل بوسیله دید می رسد و به صبر می توان آن ها را تصور کرد، روابط ریاضی پشت این مفاهیم و پدیده ها می تواند به هر شکلی باشد.
حزن اکنون که فرمول مربوط به حوصله میدان الکتریکی به مایه ی جرعه ی آب کشف شده ، دانشمندان اعتقاد دارند که این فرمول در خیلی از موارد دیگر نیز می تواند به حکم برده شود؛ از پیش رانش فضایی تا طیف سنجی جرمی، چاپ با توان تفکیک درخورتوجه، تهویه ی هوا، تجزیه و تفریق مولکول ها و موارد دیگر.
قطره ی آبی که از رأس دچار فروپاشی می شود (MIT).
جاستین بروز، دانشجو ی مهندسی مکانیک و فیزیک MIT، توضیح عدل: قبل از به مشت آمدن نتایج، فیزیک دانان و مهندسان شبیه سازی ها ی کامپیوتری فشرده و ثقل کردند تا بتوانند میزان ایستادگی قطره ی الکتریکی شده را ارزیابی کنند. با معادله ی بوسیله دست آمده، هر کسی می تواند فقط با استفاده از مداد و کاغذ و محاسبات ساده، به سرعت رفتار قطره را پیش بینی درنگ.
پدیده ی بررسی شده، پدیده ای نیست که انفراد جاهل از فیزیک دانان برای آن زمان بگذارد و روی آن فکر بطی ء. پدیده ای که بروز و تیمش تو مقاله ی تازه ی خود آن را معاینه کردند، پدیده ای است که حتی چنانچه انسان ها به آن توجه نکنند، قدیم و در هر مکان ی دنیا پیرامون اتحاد می افتد.
این پدیده زمانی اتفاق می افتد که جرعه ها ی باران خلال افتادن از آسمان تحت تأثیر بازار الکتریکی ابر ها ی طوفانی راحتی می گیرند یا حتی وقتی این قطره ها مادون تأثیر هر بازار الکتریکی دیگر مانند راسته خطوط برق قرار می گیرند.
هنگام رخداد این پدیده، میدان الکتریکی قطره را بوسیله سمت ارتفاع می کشد؛ چراکه بار الکتریکی روی سطح قطره تجمع ظاهر می کند. در این هنگام، کشش سطحی که باعث ماندن مولکول ها ی آب در حالت کروی می شود، در مولکول ها ی H2O از بین می جوی.
در سال های اخیر، پژوهشگران ریزسیال شناسی از این استعداد برای دست مربوط به طبقه کارگر و زحمتکش کردن و حرکت اعطا کردن چکه ها به دور راسته ها ی الکتریکی استفاده کرده اند؛ ولی دانشمندان همچنان هیچ راه سهل ای برای شمارش ی حدود پایداری این قطره ها نداشته اند. اراده از محدوده ی پایداری، آستانه یا مرزی است که در آن قطره ها مادون تأثیر فشار بازار الکتریکی از حالت کروی خارج می شوند و فرومی پاشند. این آستانه به رخساره تئوری شمارش می شود.
تغییر شکل قطره با تغییر میدان الکتریکی وارد بر آن
بروز گفت: درون فداکار نقاط، چنانچه میدان الکتریکی بوسیله قطع ی کافی قوی باشد، چکه فرصت آن را پیدا نمی نرم تا نیرو ی الکتریکی را متعادل درنگ و داخل این هنگام، قطره حالت نا متعادل مشهود می درنگ و فرو می پاشد. غصه اکنون به نظر می رسد این آستانه را پیدا کرده ایم.
بروز و همکارانش در آزما یش ها ی خود چکه ها یی را بررسی کردند که روی سطح الکتریکی شده ی فلزی فرود می آمدند و روی آن پخش می شدند. آن ها با کاربرد از دوربین های بسیار سریع از این عریضی ها فیلم گرفتند.
پژوهشگران با تمرکز بر لحظه ی کنجکاو قبل از فروپاشی قطره ذیل تأثیر میدان الکتریکی و مشاهده ی لباس بحرانی آن در همان لحظه ، دریافتند محدوده ی پایداری با قانون نبوغ اداره می شود. با استفاده از این قانون می نبوغ آستانه ی فروپاشی جرعه روی سطح (ساکن یا متحرک) خواه خلال شناور وجود داشتن در محیط را پیمانه گیری کرد.
موافق دید دانشمندان، شیوه توان تو مطلع ظرفیت و سو جرعه را لازم دارد؛ درون حالی که راهکار ها ی تئوری قبلی مبدا پشته و شعاع چکه را برای محاسبه ی محدوده ی پایداری جرعه لازم داشت.
بروز گفت: تا صد سال پیش، رسم بر این بود که از ارتفاع قطره برای تقویم محدوده ی مقاومت استفاده شود؛ اما زمانی که چکه تبدیل شکل می دهد و فرومی پاشد، ارتفاع آن تحول می کند. بنابر این، جریان ی روی ارتفاع ازنظر ریاضی پیچیده می شود. با تمام این ها، حتی با تبدیل شکل چکه مافوق تأثیر میدان الکتریکی تیمار حجم قطره ثابت پاینده می ماند.
با این معادله ی جدید، با دانستن چهار پارامتر از پنج پارامتر مهم شامل کشش سطحی قطره، شدت راسته الکتریکی، گذر دهی الکتریکی هوا و ظرفیت و شعاع قطره، می استعداد تو هر زمانی پارامتر پنجم را اندازه گیری کرد و محدوده ی مقاومت چکه را نیز به دست آورد.
این موفقیتی است که زمان اضافی بخاطر آن صرف شده و مردم می توانند با فهم تئوری مذکور از آن در زمینه ها ی متنوع بینش کاربرد کنند. همچنین، این فقره ظرفیت استفاده در پروژه ها ی صنعتی مانند الکترو اسپین، فیلتراسیون الکترو استاتیک و حتی فرایند انحلال را دارد. ابراز گفت: از دید تئوری، نتایج بیش ساده ای از پیچیدگی ها ی ریاضی این مسئله به دست آمده است.
یافته ها ی این پژوهش در روزنامه ی Physical Review Lettersمنتشر شد. بیشتر بخوانید:بحران بی آبی و شهرهایی که درون خموشی خبری از نهل می میرندکشف مخزن بزرگ یخ آب زیر رهبر شمال مریخگل رز؛ الهام بخش روشی هوشمند برای جمع آوری و تصفیه آبتشکیل ماه باعث آمدن آب بوسیله زمین شدکشف اثرات کوکائین در میگوهای آب شیرین انگلستان
- ۹۸/۰۴/۰۸