Si sale después de una lluvia, puede notar telas de araña que brillan con gotas de agua. Las redes empapadas se asemejan a mallas hechas por el hombre para la recolección de niebla: ambas tienen fibras delgadas que recogen el agua de las gotitas en el aire.
Ahora los investigadores de la Universidad de Sogang en Seúl, Corea del Sur han desarrollado un modelo para predecir si una gota que cae se adherirá a una fibra delgada y cuánto residuo de agua quedará en la fibra. Discuten sus hallazgos esta semana Física de fluidos , de AIP Publishing.
"Los ingenieros aplicarán nuestros resultados para controlar la cantidad de líquido retenido en las fibras para la recolección de agua del aire brumoso, la filtración de aire y las tecnologías de recubrimiento de fibras", dijo Wonjung Kim, ingeniero mecánico de la Universidad de Sogang ".mejor conocimiento, este es el primer estudio cuantitativo de la masa remanente en la fibra después de la colisión ".
Kim y su estudiante Sung-Gil Kim se inspiraron en una imagen de una telaraña cubierta de agua después de una lluvia ". [La imagen] planteó algunas preguntas: ¿Qué sucede si una gota impacta una fibra delgada? ¿Qué cantidad de lluvia?¿Quedará la gota en la fibra? ", dijo Kim.
Los investigadores se dedicaron a responder sus preguntas construyendo un experimento para capturar videos de alta velocidad de gotas de agua golpeando un cable de cobre. Dejó caer gotas de agua de 2,7 mm de diámetro de una jeringa a una altura de varias alturas sobre el cable.jeringa, cuanto más rápida sea la velocidad de impacto de la gota. Los investigadores también variaron el grosor del alambre de cobre, de 20 micrómetros a 1000 micrómetros.
Cuando una gota de agua golpeó el cable, sucedió una de tres cosas: la gota se sacudió, pero finalmente se pegó al cable, la gota cayó del cable casi intacta o la gota se partió.
Para una gota de un tamaño dado, el resultado se determina por la rapidez con que se mueve y el grosor del cable.
A altas velocidades de impacto, más de 2 metros por segundo, las gotas se dividen. A velocidades más bajas, las gotas fueron capturadas o cayeron como una gran gota, dependiendo del grosor del cable. Los cables gruesos capturados caen a velocidades más altas que lasalambres delgados
De alguna manera, la división de las gotas de agua fue una sorpresa. "Hay un idioma coreano que" corta el agua con un cuchillo ", lo que significa un intento vano, porque un cuerpo de líquido no puede ser dividido por un cuchillo. Pero nuestroLos resultados muestran que una fibra muy delgada puede dividir una gota, probablemente contrario a la intuición ", dijo Kim.
Los investigadores también pesaron el cable después de que la gota lo golpeó para ver cuánta agua se adhirió al cable. En los casos en que la gota no se pegó, la masa remanente está determinada principalmente por el grosor del cable, y el impacto lo afecta de manera insignificanteKim señaló que esto podría ser importante para maximizar la productividad de los sistemas de recolección de agua. Debido a que la captura completa de gotas solo ocurre a bajas velocidades, en última instancia, podría ser más efectivo capturar un porcentaje del agua que pasa a una velocidad más alta.
Las velocidades a las que las gotas son capturadas o divididas son específicas de la configuración de los investigadores. Luego generalizaron los resultados al analizar las fuerzas en juego cuando la caída golpea el cable. La inercia de una caída pesada y de rápido movimiento tiraráfuera del cable, mientras que la tensión superficial hará que se pegue. El destino de la gota se rige por las propiedades del líquido, como la densidad, la velocidad y el tamaño, y la relación entre la gota y el radio del cable.
La mayoría de las aplicaciones prácticas para este estudio se basan en mallas de fibra, no en cables de cobre. En el futuro, los investigadores planean estudiar el impacto de la caída en conjuntos de fibras complejas
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Instituto Americano de Física . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
Referencia del diario :
Cite esta página :