|
Gefilmt: Springende Tropfen
Für einen Regentropfen
sind die aufregendsten Millisekunden seines Lebens gekommen, wenn
er auf eine feste Oberfläche trifft und wieder von ihr abprallt.
Mit Hilfe von Hochgeschwindigkeitsaufnahmen haben Physiker dieses
Ereignis nun genauer untersucht und dabei erstaunliches entdeckt.
(jkm) - David Quéré
vom Collège de France, Paris, und seine Kollegen ließen
Wassertropfen auf eine stark wasserabweisende Oberfläche
prallen. Dabei variierten sie Größe und Geschwindigkeit
der Tropfen und filmten das Geschehen mit einer Hochgeschwindigkeitskamera,
die bis zu 10.000 Bilder pro Sekunde aufnehmen konnte.
Je nach Aufprallgeschwindigkeit
macht der Tropfen unterschiedliche Verformungen durch, berichtet
das Team im Magazin "Nature". Bei niedrigen Geschwindigkeiten
wird er lediglich etwas zusammengestaucht und federt dann zurück.
Wie bei einem Flummie kann sich dieser Vorgang mehrmals wiederholen,
ohne dass der Tropfen zerfällt.
Mit zunehmender Aufprallgeschwindigkeit
wird die Flüssigkeit jedoch von immer stärkeren Schockwellen
geschüttelt, die sie zu einer Art Pyramide oder zu einer
auf dem Kopf stehenden Keule deformieren.
Unabhängig von der Geschwindigkeit
hatte der Tropfen stets etwa drei Millisekunden Kontakt mit der
Oberfläche, stellten die Forscher fest. Dieses Verhalten
ähnele dem einer Sprungfeder.
Dagegen änderte sich die
Kontaktzeit mit dem Radius des Tropfens: Einen Zehntel Millimeter
große Tröpfchen hatten etwa eine halbe Millisekunde
Kontakt mit der Oberfläche, vier Millimeter große Tropfen
brachten es dagegen auf fast eine Zehntel Sekunde.
Quéré und seine
Kollegen glauben, dass diese Erkenntnis durchaus praktischen Wert
haben. Gehe es beispielsweise darum, eine Oberfläche möglichst
gut zu benetzen, müsse man die Kontaktzeit maximieren.
Ähnliches gilt für Kühlsprays,
wie sie beispielsweise in der Stahlindustrie eingesetzt werden:
Je länger die Kontaktzeit, desto mehr Wärme kann das
Kühlmittel aufnehmen.
Bei Tintenstrahldruckern möchte
man das Zurückspringen der Farbtropfen dagegen möglichst
vermeiden, um einen möglichst sauber begrenzten Farbfleck
auf dem Papier erzeugen.
|
