Was als Demonstration der Komplexität von Fluidsystemen begann, wurde zu einem Kunstwerk in der Galerie der Fluidbewegung der American Physical Society und letztendlich sein eigenes Puzzle, das die Forscher gerade gelöst haben. Ihre neue Studie wird im Journal veröffentlicht Physische Überprüfungsbriefe.
„Wir haben dieses Experiment entwickelt, weil es uns schwer fiel, die Menschen von bestimmten Effekten für das Problem der Luftvermeidung zu überzeugen“ Untersuchung der Luftwiderstand – wie in den Widerstandskräften, die auf feste Objekte wirken, die durch Flüssigkeiten fließen.
„Wir hatten eine Hypothese dafür, wie dies funktioniert hat“, sagte Luzzatto-Fegiz. „Und dieses Papier arbeitet tatsächlich ein mathematisches Modell dieses Phänomens aus.“
Von besonderem Interesse für die Forschungsgruppe, zu der UCSB -Ingenieurprofessor Frederic Gibuu und Mitarbeiter der Princeton University, der University of Manchester in Großbritannien und der Université De Rennes in Frankreich gehörte, war die eher unheimliche Fähigkeit der Tinte, sich zu entscheiden und sich zu bewegen “ Richtige Richtung, wenn die Intuition möglicherweise darauf hindeutet, dass die Tinte allgemeiner diffundieren würde.
Die Oberflächenspannung-die Kohäsion, die Moleküle auf der Oberfläche einer Flüssigkeit zusammenzieht und wie eine Membran wirkt und sich gegen die Außenkräfte widersetzt-spielt eine große Rolle bei diesem Tinten-auf-Milch-Experiment. Die Seife – ein Tensid oder eine Substanz, die die Oberflächenspannung reduziert – reduziert die lokale Spannung um die Tinte und erzeugt Bewegung. Nach den Berechnungen der Forscher ist es jedoch das Vorhandensein von Tensiden, die bereits in der Milch helfen, die Tinten/Seifenmischung zu lösen, das Labyrinth zu lösen.
„Das hinzugefügte Tensid und das bereits bestehende Zusammenarbeit arbeiten zusammen“, sagte Luzzatto-Fegiz. Das endogene Tensid, das bereits in der Milch ist, erzeugt eine Landschaft mit unterschiedlichen Widerständen, die die Tinte und die Seife zurückschieben, wenn sich die Mischung durch das Labyrinth bewegt, erklärte er. Sackgassen und kleine Räume schieben laut Angaben der Forscher, während die Route mit der größten Oberfläche, die auch derjenige mit dem Ausgang ist, den Weg des geringsten Widerstands an.
„Das bedeutet, dass das zusätzliche Tensid sofort das Layout des Labyrinths kennt“, sagte Luzzatto-Fegiz.
Diese Arbeit ergänzt frühere Studien der Kräfte, die die Bewegung der Tinte/Seife vorantreiben. Als Marangoni -Effekt bezeichnet, passiert es, wenn es einen Gradienten der Oberflächenspannung gibt, wie der durch das zugesetzte Tensid, der dazu führt, dass die Flüssigkeit aus Regionen mit niedrigerer Oberflächenspannung bis zu Bereichen mit höherer Oberflächenspannung gezogen wird. Dieser Effekt ist eine „neue Konsequenz“, die noch nicht untersucht wurde und in Anwendungen und Prozessen relevant sein kann Verbesserte Strategien für die Arzneimittelabgabe oder den Fluidtransport in komplexen Systemen. „
