Physiker umkrempeln Cheerios Effekt
Wir haben alle bemerkt, wie diese letzten paar Cheerios in der Müslischale scheinen in der Mitte und an den Rändern zusammen gruppieren. Es nennt sich "Cheerios Effekt." Nun hat ein internationales Team von Physikern einen umgekehrten Cheerios Effekt entdeckt. Sie beschrieb ihre Ergebnisse in einem neuen Papier in den Proceedings der National Academy of Sciences.
Cheerios Effekt möglicherweise kein besonders exotisches Phänomen – wir sehen es auch in Pollen schwimmend auf einem Teich und die schaumige Staats-und Bier – aber die tatsächlichen physikalischen Mechanismen bei der Arbeit waren nicht klar umrissen, bis 2005 Papier in der American Journal of Physics. Die Schuldigen: Auftrieb, Oberflächenspannung und so genannte "Meniskus-Effekt."
Auftrieb ist was bestimmt, ob etwas sinken oder schweben wird, während die Oberflächenspannung ist eine Eigenschaft, die Wasser-Moleküle ziehen sich gegenseitig in einem Tanz der gegenseitigen Anziehung aus. Die Flüssigkeiten Klammern sich im Wesentlichen an einander so fest, dass sie eine Art Haut oberhalb der Flüssigkeit bilden.
Der Meniskus-Effekt ist was passiert, wenn Sie eine einzelne Cheerio in eine Schüssel Milch platzieren. Seine Masse wird eine Delle in der Oberfläche der Milch bilden. Legen Sie eine zweite Cheerio in die Schüssel, und es wird das gleiche tun. Wenn die zwei Cheerios nah genug zusammen, sie werden aufeinander zu treiben. Es ist ein Mikrokosmos der allgemeinen Relativitätstheorie, wobei die Masse der Sonne die Struktur der Raumzeit, ziehen die Planeten in eine Umlaufbahn um es verzieht. Ort noch ein weiteres Cheerio in der Nähe von dem Rand der Schüssel, und es folgt die Kurve, Meniskus, auf der Suche nach der Welt, wie es an den Rand der Schüssel festhalten wird.
Und jetzt gibt es eine Möglichkeit, einen invertierten Cheerios Effekt, durch den Austausch der Rollen von Cheerio und Flüssigkeit. Diese neueste Arbeit untersucht, was passiert, wenn Flüssigkeitstropfen auf eine weiche Unterlage ruht. Noch besser ist, die Physiker entdeckte sie könnte tatsächlich die Kontrolle wie diese Flüssigkeitstropfen gruppierten zusammen über die Oberfläche, einfach indem die Oberflächen weicher oder härter, oder ändern die Dicke, weiche Schicht.
"Die Tröpfchen verformen die Oberfläche, auf der sie leben, und durch diese Verformung, sie interagieren – erinnert ein wenig an der allgemeinen Relativitätstheorie, von denen wir wissen, dass Galaxien oder schwarze Löcher interagieren durch Verformung der Raum um sie herum," Co-Autor Stefan Karpitschka, jetzt an der Stanford University, sagte in einer Erklärung. "Bemerkenswert an unserem Fall ist jedoch die Tatsache, dass die Richtung der Interaktion durch das Medium angepasst werden kann, ohne die Partikel selbst zu ändern."
Die ursprüngliche Cheerios Wirkung führte zu fortschrittlichen Materialien und Einblick, wie sich Galaxien über die Schwerkraft zusammenbrechen. Die Inverse hat auch viele Einsatzmöglichkeiten nach Co-Autor Lorenzo Botto Queen Mary University of London. "[T] He physikalische Phänomene, die wir haben in diesem Papier markiert Wege vorschlagen, um Design-Oberflächen, die verhindern das Beschlagen oder Steuern, Wärmeübertragung," sagte er. Dies würde es ermöglichen, zu "Autoscheiben, die immer sind trotz hoher Luftfeuchtigkeit oder Oberflächen, die Wärmemanagement in Klimaanlagen oder Kessel verbessern transparent erstellen."
[Proceedings of the National Academy of Sciences]