Şaşırtıcı Video, İki Damlacığın Birleşme Anını Ortaya Çıkarıyor

0
339

Bilim insanları süper yüksek hızlı kameralar kullanarak, sıvı damlacıklarının birleşme anını yakalamış. Bu sayede akışkanlar mekaniğine olağanüstü bir bakış atarak, insan gözünün göremeyeceği detayları ortaya çıkarmışlar.

Eşgüdümlü ve yüksek hızlı iki kameranın yer aldığı deneysel bir düzenek kullanan araştırmacılar, iki ayrı damlacığın etkileşimi üzerinde çalışma fırsatı bulmuşlar. Deney sırasında mavi renkli bir damla, cam yüzeyin üzerinde sabit duran renksiz bir damlaya çarpıyor. Kameralardan biri yan taraftan, diğeri ise yukarı doğru (cam lâmın altındaki açılı bir ayna yardımıyla) çekim yapıyor.

Leeds Üniversitesi

Oxford Üniversitesi’nde akışkan mekaniği üzerine araştırma yapan Alfonso Castrejon-Pita, şöyle söylüyor: “Geçmişte iki damlacık çarpıştığı zaman ne olduğunu merak ediyordunuz. Bunlar karışıyor muydu; yoksa damlacıklardan biri diğerinin üstünden öylece geçip gidiyor muydu? Damlacıkların etkileşimini farklı açılardan kaydeden iki kamera, bu sorulara cevap veriyor.”

Sykes vd., Physical Review Fluids, 2020

Kaydedilen videoda; (lâmın üstündeki bir pompadan damlatılan) mavi damlacığın, açık renkli damlacığın üzerinden bir örtü gibi geçtiğini ve damlacıklar bir araya geldikten 15 milisaniye (saniyenin 15 binde biri) sonra bir yüzey jeti oluşturduğunu görebiliyorsunuz.

Leeds Üniversitesi

Yan tarafta duran kameradan kaydedilmiş görüntü; mavi damlacığın, açık renkli damlacığın üzerinde durduğunu ve yüzey geriliminin karışmayı önlediğini gösteriyor.

Çalışmanın birinci yazarı olan ve Leeds Üniversitesi’nde çalışan Thomas C. Skyes’ın önderlik ettiği araştırma takımı, çalışmada şöyle açıklıyor: “Özdeş yüzey gerilimine sahip damlacıklar arasındaki yeterli miktarda yanal ayrışma göz önüne alındığında, birleşen damlacığın üzerinde kuvvetli bir yüzey jeti belirleniyor. Görüntünün işlenmesinden sonra; bu jetin, çarpışma eylemsizliği ve hareketsiz bir temas hattından kaynaklanan yüzey akışının sonucu olduğu görülüyor.”

Fakat iki damla, her zaman aynı şekilde bir damla haline gelmiyor. Bu tür bir durumda oluşan bu yüzey jeti, yüzey geriliminde yapılacak manipülasyonlara bağlı olarak artırılabiliyor hatta bastırılabiliyor. Bu durum, iki akışkan arasındaki bir yüzey boyunca kütle aktarımını etkileyen ve Marangoni etkisi denen bir olgunun örneği niteliğinde.

Yüzey gerilimi sürerken, damlacıkların karışmadığını gösteren yandan görünüm. (Leeds Üniversitesi)

İzlemenin keyifli olmasının ötesinde, burada akışkanlar mekaniğini iş başındayken anlamak; 3B yazıcılar ile birbiri ardına damlatılan küre biçimindeki kimyasalların nasıl tepki vereceğini daha iyi öğrenmemize yardımcı olabilir ve bu sayede 3B yazdırma alanında yeni gelişmelere yol açabilir.

Tabi bu anlık kaynaşmayı gerçekleşirken yakalamak için, epey yüksek teknolojili görüntüleme cihazlarına ihtiyaç var. Buradaki marifet, saniyede 25.000 fotoğraf çekebilen kameralar ile mümkün olmuş.

Leeds Üniversitesi’nde makine mühendisi olan Mark Wilson şöyle açıklıyor: “Geliştirilen görüntüleme yöntemleri, damlacık teknolojisinde yeni bir pencere açtı. Hızlı dinamikleri yakalamak üzere yeterli bir hızda görüntüleme yaparken, buradaki iç akıntıları ortaya çıkarabiliyoruz.”

Bulgular, Physical Review Fluids bülteninde sunuldu.

Yazar: Peter Dockrill/ScienceAlert. Çeviri: Ozan Zaloğlu.

CEVAP VER

Please enter your comment!
Please enter your name here