کشف علمی بزرگ در ظرف کوچک صبحانه
«آندانگ هی» به‌طور اتفاقی در ظرف صبحانه‌اش به پدیده‌ای برخورد که باعث شد او از خودش بپرسد چرا شکل غلات بر چگونگی غوطه‌وری آنها در ظرف شیر تاثیر می‌گذارد؟
دانشجوی فوق دکترای دانشگاه ییل به کمک همکارانش «کو نگوئن» و «شریاس ماندر» از دانشگاه براون در مقاله منتشر شده در نشریه Europhysics Letters به این پرسش پاسخ داده اند.
« هی» می گوید: زمانی که دو جسم شناور یکدیگر را جذب می کنند، سعی خواهند کرد ناحیه تماس را به حداکثر برسانند. حالا درباره دو شیء بیضی شکل نه نوک تیز فکر کنید. این دو شیء سعی می کنند به صورت بغل به بغل به هم بچسبند. دلیل اصلی چنین گرایشی در اشیای شناور و مثلا غلات تکه تکه شده در شیر این است که آنها نیرویی موسوم به نیروی مویینگی (پدیده فیزیکی ناشی از نیروهای چسبندگی سطحی) را تجربه می کنند. این نیرو در نتیجه جذب طبیعی مولکول های جسم جامد شناور از سوی مولکول های مایع است. یک جسم شناور روی یک سطح نامحدود و بزرگ حرکت نخواهد کرد، چراکه نیروی کل وارد شده به آن صفر است؛ اما زمانی که چند شیء در یک مایع قرار بگیرند نیروی خالص وارد بر هر شیء باعث می شود آنها حرکت کرده و سرانجام به هم بپیوندند.
همچنان که خاصیت مویینگی، اشیا را در کنار هم گرد می آورد، نیروی گشتاور مرتبط با این خاصیت فیزیکی با چرخش اشیا تمایل به برقراری تماس حداکثری بین دو شیء را دارد هر چند چرخش تنها راه به حداکثر رساندن سطح تماس نیست. اگر اشیا به اندازه کافی صاف و نرم باشند، می توانند براحتی روی هم بلغزند؛ اما گرایش کلی همیشه این گونه است تا فاصله بین دو شیء به حداقل رسیده و تا جایی که ممکن است مناطق به اشتراک گذاشته شده به حداکثر برسد.
در یک آزمایش، محققان از ورقه های نازک پلاستیک معمولی بدون جلا استفاده کردند تا حرکت لغزشی و چرخشی میان دو ورقه را بهتر مشاهده کنند.
نتایج به دست آمده می تواند در توضیح الگوهای شکل گرفته از سوی طیف وسیعی از اشیای شناور مانند ذرات کلوئیدی بسیار ریز به اندازه میکرومتر، دانه های گیاهان آبزی و حشراتی مانند عنکبوت های آبی موثر باشد.
تیم محققان همچنین به روشی جدید اصول بنیادی خاصیت جذب را هنگامی که اشیای شناور بسیار به یکدیگر نزدیک هستند، تعریف کرده اند. از این تعریف می توان به عنوان مفهومی پایه ای برای پرداختن به مشکلات موجود در زمینه پردازش مواد و علم میکروالکترونیک مانند روش خود ـ مونتاژ اشیا با شناورسازی یا انعقاد کنترل شده هندسی استفاده کرد.
محققان، نظریه و آزمایش هایشان را تحت مقاله ای با عنوان تعامل مویینگی بین اشیای سطحی نزدیک به هم چاپ کرده اند.
«هی» معتقد است که اگر اهل علم و دانش باشید حتی می توانید سرمیز صبحانه نیز سوژه ای برای کار در آزمایشگاه پیدا کنید.
دانشگاه براون و موسسه فیزیک نظری نوردیک حمایت های لازم از این طرح را انجام داده اند.
physorg
جواب بصورت نقل قول