Hi-Tech

Стрелками показаны места обмена зарядами. Изображение авторов исследования

Физики установили, что разноименно заряженные капли воды отталкиваются вместо того, чтобы притягиваться. Статья, в которой объясняется природа такого, на первый взгляд, противоречащего законам физики поведения, опубликована в журнале Nature. Коротко работу описывает портал Nature News.

Авторы исследования изучали, как изменяется форма водяных сфер в масляной камере при приближении к заряженной платформе. Уже при напряжении в несколько киловольт разноименно заряженные капли начинали отталкиваться друг от друга. Увидеть, как это происходит, можно здесь.

Ученые решили разобраться, какие физические принципы лежат в основе обнаруженного ими странного эффекта. В течение трех лет они изучали поведение капель при помощи скоростной видеосъемки и просчитывали движения капель с использованием разработанных ими математических моделей. В итоге им удалось выяснить, как капли "нарушают" законы физики.

Из-за сил натяжения водяные капли имеют сферическую форму. Однако при сближении двух электрически заряженных сфер их форма начинает меняться - между каплями формируется водяной мостик. Когда заряд капель небольшой, площадь мостика постепенно растет, и в конце концов две капли сливаются вместе. При больших значениях заряда через мостик происходит обмен зарядами, который заканчивается пробоем. Капли восстанавливают свою изначальную форму и разлетаются друг от друга под воздействием сил натяжения.

Описанный в новой работе эффект может оказать существенное влияние на разработку так называемых микрожидкостных чипов - миниатюрных "лабораторий", позволяющих работать с чрезвычайно маленькими количествами материалов и жидкостей.

Совсем недавно другому исследовательскому коллективу удалось объяснить еще одно свойство капель. Ученые выяснили, почему дождевые капли имеют самые разные размеры.