Технології та наука Рідини можуть ламатися як тверді тіла: фізики вважали, що це неможливо
Нове дослідження показує, що у рідин є точка руйнування і вони руйнуються під впливом сильних навантажень, а не течуть, як довгий час вважали вчені.
Фізики виявили, що рідини можуть ламатися так само, як і тверді тілам за певних умов. Зокрема, в'язкі рідини можуть раптово зруйнуватися при досить сильному розтягуванні. Це відкриття може змінити наше розуміння механіки рідин, пише Фокус.
У Фокус. Технології з'явився свій Telegram-канал. Підписуйтесь, щоб не пропускати найсвіжіші та найзахопливіші новини зі світу науки!
На відміну від твердих тіл, які розтягуються і в кінцевому підсумку ламаються, вважалося, що у рідин немає точки руйнування. Але виявилося, що це не так і вона існує.
Результати дослідження показують, що якщо поточну рідину розтягнути з достатньою силою на одиницю площі, то під час розтягування вона досягне точки критичного напруження, коли вона фактично зруйнується, як тверде тіло.
Відео дня
Фізики також виявили, що коли рідина ламається, то виникає звук, схожий на руйнування твердих тіл. Це було ще одне несподіване відкриття.
"Це було неймовірно дивовижне видовище. Розрив рідини викликав дуже гучний тріск, і виявилося, що шум справді виходить від рідини, що розтягується", — кажуть автори відкриття.
Ключовим моментом дослідження є те, що рідини руйнуються в такий спосіб лише за умови розтягування зі швидкістю, що запобігає їхньому "відтоку" від точки критичного напруження. Як і у випадку з твердими тілами, це дає достатньо часу для накопичення напруги, необхідної для утворення раптового розриву.
Під час експериментів з'ясувалося, що рідини руйнуються, коли критичне напруження досягає приблизно 2 мегапаскалів. Точна цифра залежить від в'язкості або густоти рідини. Що вища в'язкість рідини, то легше відбувається розрив. Науковці вважають, що так ламаються всі прості рідини, включно з водою та олією, за певних умов. І це відкриття змінює наше розуміння динаміки рідин. Вважалося, що прості рідини не можуть ламатися, як тверді тіла за критичної напруги, але виявилося, що це не так, кажуть учені.
Автори дослідження вважають, що їхнє відкриття дає можливість проводити нові дослідження в різних галузях науки і техніки. Наприклад, 3D-друк, що використовує рідкі полімери, міг би виграти від кращого розуміння меж руйнування рідин. Виробництво волокон, у якому рідини, як правило, розтягуються в нитки, також виграло б від таких знань. У медицині можна було б досліджувати кров та інші рідини в організмі, щоб з'ясувати, чи ламаються вони за певних умов, і знайти способи цього уникнути.
Як уже писав Фокус, вчені виявили безконтактне тертя, яке порушує закони фізики.
Також Фокус писав про те, що Сатурн обдурив фізику. Астрономи розгадали 20-річну загадку планети з кільцями.
Під час написання матеріалу використано джерела: Physical Review Letters, Interesting Engineering.