19.05.2011

Небольшие частицы могут подниматься по водопаду

Физики из Университета Гаваны (Куба) наблюдали движение частиц, которые плавают на поверхности жидкости, вверх по струе воды, падающей на эту поверхность.

Необычный эффект был отмечен при приготовлении мате, когда в калабас доливали горячую воду. Если «водопад» был не слишком высоким (скажем, сантиметровым), небольшие частицы листьев Ilex paraguariensis, «травы мате», проникали в чайник. Как выяснилось, неожиданные перемещения происходят и в воде комнатной температуры, и при замене листьев частицами мела.

Заинтересовавшись, учёные решили провести более серьёзный эксперимент и изготовили две алюминиевые ёмкости, соединённые полукруглым горизонтальным жёлобом длиной 62 мм. По жёлобу, выходной конец которого находился на высоте h над поверхностью жидкости во второй ёмкости, двигался слабый (0–15 см³/с) поток воды. В обоих сосудах уровень воды оставался постоянным.

Опыт показал, что частицы из нижней ёмкости действительно начинают проникать в верхнюю при h ≤ 1 см, что сопровождается появлением «вихрей» у стенок жёлоба. Частицы, движущиеся в предсказуемом направлении, идут по центру жёлоба, а те, что поднимаются вверх, — по краям.

Подобные «вихри» уже давно наблюдались в горизонтальном потоке, но никто прежде не сообщал о том, что они сохраняются в водопадах. По предположению кубинцев, этому может способствовать эффект Марангони — открытая ещё в середине XIX века закономерность, согласно которой капли, находящиеся на поверхности жидкости с неоднородным распределением коэффициента поверхностного натяжения, смещаются в область, где значение этой величины имеет максимум. В нижней ёмкости, поясняют авторы, поверхностное натяжение уменьшается за счёт добавления частиц.

Источники:

1. КОМПЬЮЛЕНТА