Портал | Содержание | О нас | Пишите | Новости | Голосование | Топ-лист | Дискуссия Rambler's Top100

TopList Яндекс цитирования

НОВОСТИ
"РУССКОГО ПЕРЕПЛЕТА"

ЛИТЕРАТУРА

Новости русской культуры

Афиша

К читателю

Содержание

Публицистика

"Курск"

Кавказ

Балканы

Проза

Поэзия

Драматургия

Искания и размышления

Критика

Сомнения и споры

Новые книги

У нас в гостях

Издательство

Книжная лавка

Журнальный зал

ОБОЗРЕНИЯ

"Классики и современники"

"Слово о..."

"Тайная история творений"

"Книга писем"

"Кошачий ящик"

"Золотые прииски"

"Сердитые стрелы"

КУЛЬТУРА

Афиша

Новые передвжиники

Фотогалерея

Музыка

"Неизвестные" музеи

Риторика

Русские храмы и монастыри

Видеоархив

ФИЛОСОФИЯ

Современная русская мысль

Искания и размышления

ИСТОРИЯ

История России

История в МГУ

Слово о полку Игореве

Хронология и парахронология

Астрономия и Хронология

Альмагест

Запечатленная Россия

Сталиниана

ФОРУМЫ

Дискуссионный клуб

Научный форум

Форум "Русская идея"

Форум "Курск"

Исторический форум

Детский форум

КЛУБЫ

Пятничные вечера

Клуб любителей творчества Достоевского

Клуб любителей творчества Гайто Газданова

Энциклопедия Андрея Платонова

Мастерская перевода

КОНКУРСЫ

За вклад в русскую культуру публикациями в Интернете

Литературный конкурс

Читательский конкурс

Илья-Премия

ДЕТЯМ

Электронные пампасы

Фантастика

Форум

АРХИВ

Текущий

2003

2002

2001

2000

1999

Фотоархив

Все фотоматериалы


Новости
"Русский переплет" зарегистрирован как СМИ. Свидетельство о регистрации в Министерстве печати РФ: Эл. #77-4362 от
5 февраля 2001 года. При полном или частичном использовании
материалов ссылка на www.pereplet.ru обязательна.

Тип запроса: "И" "Или"

21.12.2018
17:17

Опровергнуто существование сингулярностей в черных дырах

21.12.2018
13:05

"Эх, тоска, тоска!.. (Опыт медленного чтения)" - новое в литературном обозрении Соломона Воложина

20.12.2018
17:21

297 Вечер "Русского переплёта" состоится 28 декабря 2018 г.

20.12.2018
15:38

28 декабря 2018 состоится презентация книги "От Большого взрыва до Великого Молчания", а потом...

20.12.2018
14:27

"Много-много почему" - новое в литературном обозрении Соломона Воложина

19.12.2018
20:33

"Слепой я" - новое в литературном обозрении Соломона Воложина

19.12.2018
17:33

Древнее облако газа сохранилось со времен Большого взрыва, выяснили астрономы

19.12.2018
17:29

Открыт новый яркий квазар на высоком красном смещении

19.12.2018
12:37

Зонду New Horizons разрешили совершить близкий пролет мимо объекта Пояса Койпера

18.12.2018
20:05

Астероиды спасут Землю от экологической катастрофы

18.12.2018
19:59

Ученые из России "разрубили на части" демона Максвелла

18.12.2018
19:54

Инженеры попытаются улучшить систему сбора мусора в Тихом океане. Сейчас она не работает

18.12.2018
17:46

Сатурн теряет материал своих колец по «худшему сценарию», выяснили астрономы

18.12.2018
15:58

Спутники системы GPS нового поколения направляются в космос

18.12.2018
13:59

Физики зажали каплю между эластичными пленками и сделали ее квадратной

    Французские физики изучили форму капли, зажатой между двумя эластичными пленками, растягиваемыми в двух перпендикулярных направлениях. Оказалось, что в этом случае закон Юнга-Дюпре, который определяет контактный угол, нужно модифицировать, добавив к поверхностному натяжению механическое. Регулируя величину и направление растягивающих сил, ученые получили капли не только круглой, но цилиндрической и даже квадратной формы. Статья опубликована в Physical Review Letters, кратко о ней сообщает Physics.

    Как и все физические системы, капля воды всегда стремится уменьшить свою полную энергию. Когда капля парит в невесомости, единственным параметром, который определяет ее энергию, является площадь поверхности — поэтому капля старается уменьшить поверхность как можно сильнее и сворачивается в шарик. Если же положить каплю на твердую подложку, расстановка сил немного изменится, поскольку энергия мокрой и сухой поверхности отличается. В этом случае энергия системы разбивается на три важных части: энергию поверхности вода-воздух, вода-подложка и подложка-воздух. В зависимости от отношения коэффициентов поверхностного натяжения воды и подложки, угол смачивания будет получаться разным, и вместе с ним будет изменяться форма капли. Эта зависимость описывается законом Юнга-Дюпре, который связывает поверхностное натяжение всех трех поверхностей. Тем не менее, при прочих равных круглая капля будет занимать наименьшую площадь, а потому вода всегда принимает форму сплюснутого сферического сегмента (если бы не было силы тяжести, сегмент был бы идеально ровным).

    Однако физики Рафаэль Шуман (Rafael Schulman) и Кари Дальноки-Вересс (Kari Dalnoki-Veress) задались более интересным вопросом: какую форму примет капля жидкости, если зажать ее между двумя подложками? Наивно кажется, что вторая поверхность не даст ничего принципиально нового, и самой выгодной опять окажется круглая форма. Тем не менее, некоторые эксперименты показывают, что в действительности дела обстоят сложнее: например, в 1997 году французские исследователи экспериментально показали, что капли, зажатые между жесткой и мягкой поверхностью, принимают форму вытянутого эллипсоида. Поэтому ученые решили более подробно изучить этот вопрос.

    Для этого Шуман и Дальноки-Вересс экспериментально изучили, какую форму принимают микрометровые капли жидкости, зажатые между двумя гибкими пленками. Пленки физики изготавливали из эластолана (Elastollan TPU 1185A, BASF) или сополимера стирен-изопрен-стирена (SIS). Для этого ученые помещали кремниевую или слюдяную подложку в раствор циклогексанона и толуола, а потом раскручивали на центрифуге и отжигали при температуре около 100–150 градусов Цельсия. Конечная толщина пленок составляла 150–1700 нанометров (эластолан) или 550–3000 нанометров (SIS). Затем ученые помещали каплю на пленку и накрывали ее пленкой из такого же материала (для упрощения граничных условий). В качестве жидкостей ученые использовали глицерин или полиэтилен-гликоль, радиус капель менялся в диапазоне 30–300 микрометров. Более мелкие капли быстро испарялись, и ученые их не рассматривали. Таким образом, исследователи получили четыре разных пары жидкость—пленка. Кроме того, физики растягивали пленки — либо изотропно (с одинаковой силой во все стороны), либо в направлении двух перпендикулярных осей (с разными силами). Чтобы оценивать силу натяжения было легче, ученые растягивали пленки не слишком сильно — так, чтобы закон Гука работал на протяжении всего опыта.

    Чтобы ухватить общие закономерности исследуемой системы, сначала физики рассмотрели изотропный случай. В результате ученые обнаружили, что при такой постановке задачи закон Юнга-Дюпре нужно подкорректировать: чтобы правильно рассчитать контактный угол на стыке капли и двух пленок, нужно учесть не только поверхностное, но и механическое натяжение. В самом деле, измерения показали, что во всех четырех случаях контактный угол обратно пропорционален корню из механического напряжения. Ученые вывели этот закон не только из эксперимента, но и теоретически, минимизируя свободную энергию капли. Чтобы упростить рассуждения, Шуман и Дальноки-Веррес считали, что механическое натяжение, создаваемое самой каплей, пренебрежимо мало. Совпадение теоретических предсказаний и эксперимента показывает, что это приближение оправдано.

    Зависимость угла смачивания для пленок из эластолана и SIS. Точками отмечены экспериментальные зависимости для капель разного размера и состава, линиями — результаты теоретических расчетов

    Затем физики изучили случай неравномерного растяжения капли вдоль перпендикулярных осей. Как и ожидалось, в этом случае капля принимает не круглую, а эллиптическую форму, причем соотношение сторон капли пропорционально корню из отношения натяжений.

    Наконец, ученые рассмотрели случай, когда верхняя и нижняя пленка преимущественно растягиваются в перпендикулярных направлениях. Оказалось, что в этом случае капли принимают форму квадрата, стороны которого перпендикулярны растягивающим силам. Такие капли работают как миниатюрные линзы, у которых можно изменять форму и фокусное расстояние. Чтобы подтвердить работоспособность такой линзы, ученые просветили ее лазером и записали интерференционную картину.

    Направления растягивающих сил (a); форма капель (b,c); интерференционная картина, полученная при освещении капли лазерным лучом, предварительно пропущенным через тонкое круглое отверстие (c)

    Авторы статьи находят результаты своего исследования «забавными» и подчеркивают, что изначально их работа была мотивирована чистым любопытством, а о практических применениях открытия они не думали. Тем не менее, сжатые капли необычной формы, которые работают как линзы с настраиваемым фокусом, потенциально можно использовать на практике. Еще один объект, для которого важную роль играет поверхностное натяжение — это мыльный пузырь. Как ни странно, физика мыльного пузыря до сих пор изучена плохо, и ученые продолжают делать новые открытия. Например, в 2016 году французские исследователи разработали модель, которая описывает процесс выдувания пузыря, и выяснили, что его конечный объем больше всего зависит от скорости и диаметра сечения потока воздуха. В 2018 американские физики показали, что образование масляных пузырей в воде, аналогичных мыльным пузырям в воздухе, описывается одним из двух сценариев: быстрым неравновесным раздуванием либо квазиклассическим «медленным» процессом, в ходе которого пленка постепенно теряет стабильность. А в 2017 году японские и итальянские математики решили задачу о поведении мыльной пленки в гибком каркасе, представляющую усложненный вариант задачи Плато, сформулированной около 200 лет назад.

    По информации https://nplus1.ru/news/2018/12/17/square-drops

    Обозрение "Terra & Comp".

Выскажите свое мнение на:

18.12.2018
13:54

Cамый далекий объект Солнечной системы оказался в три раза дальше Плутона

18.12.2018
13:50

Изотопы магния рассказали историю формирования поверхности Луны

18.12.2018
12:30

Опровергнут популярный миф о торнадо

18.12.2018
12:26

Объяснено появление жизни на Земле

17.12.2018
18:38

Гонконгские СМИ сообщили о проекте России и Китая по изменению атмосферы p>

<< 291|292|293|294|295|296|297|298|299|300 >>

НАУКА

Новости

Научный форум

Почему молчит Вселенная?

Парниковая катастрофа

Хронология и парахронология

История и астрономия

Альмагест

Наука и культура

2000-2002
Научно-популярный журнал Урания в русском переплете
(1999-200)

Космические новости

Энциклопедия космонавтика

Энциклопедия "Естествознание"

Журнальный зал

Физматлит

News of Russian Science and Technology

Научные семинары

НАУЧНЫЕ ОБОЗРЕНИЯ

"Физические явления на небесах"

"TERRA & Comp"

"Неизбежность странного микромира"

"Биология и жизнь"

ОБРАЗОВАНИЕ

Открытое письмо министру образования

Антиреформа

Соросовский образовательный журнал

Биология

Науки о Земле

Математика и Механика

Технология

Физика

Химия

Русская литература

Научная лаборатория школьников

КОНКУРСЫ

Лучшие молодые
ученые России

Для молодых биологов

БИБЛИОТЕКИ

Библиотека Хроноса

Научпоп

РАДИО

Читают и поют авторы РП

ОТДЫХ

Музеи

Игры

Песни русского застолья

Народное

Смешное

О НАС

Редколлегия

Авторам

О журнале

Как читать журнал

Пишут о нас

Тираж

РЕСУРСЫ

Поиск

Проекты

Посещаемость

Журналы

Русские писатели и поэты

Избранное

Библиотеки

Фотоархив

ИНТЕРНЕТ

Топ-лист "Русского переплета"

Баннерная сеть

Наши баннеры

НОВОСТИ

Все

Новости русской культуры

Новости науки

Космические новости

Афиша

The best of Russian Science and Technology

 

 


Если Вы хотите стать нашим корреспондентом напишите lipunov@sai.msu.ru

 

Редколлегия | О журнале | Авторам | Архив | Ссылки | Статистика | Дискуссия

Галерея "Новые Передвижники"
Пишите

© 1999, 2000 "Русский переплет"
Дизайн - Алексей Комаров

Русский Переплет
Rambler's Top100 TopList