Nieuw onderzoek van de Universiteit van Warwick levert nieuw inzicht op in hoe een regendruppel of gemorste koffie spat.

Dr. James Sprttles van het Mathematics Institute heeft een nieuwe theorie ontwikkeld om uit te leggen wat er precies gebeurt - in de kleine ruimte tussen een druppel water en een oppervlak - om een ​​plons te veroorzaken.

Als er een druppel water valt, het wordt voorkomen dat het zich soepel over een oppervlak verspreidt door een microscopisch dunne laag lucht die het niet opzij kan duwen - dus in plaats van het oppervlak nat te maken, delen van de vloeistof vliegen weg, en er wordt een plons gegenereerd.

Een luchtlaag van 1 micron groot - vijftig keer kleiner dan de breedte van een mensenhaar - kan een druppel water van 1 mm blokkeren die duizend keer groter is.

Dit is vergelijkbaar met een luchtlaag van 1 cm die een tsunami-golf tegenhoudt die zich over een strand verspreidt.

Dr. Sprittles heeft precies vastgesteld wat er met dit minuscule luchtlaagje gebeurt tijdens de supersnelle actie door een nieuwe theorie te ontwikkelen, het vastleggen van de microscopische dynamiek - rekening houdend met verschillende fysieke omstandigheden, zoals vloeibare viscositeit en luchtdruk, om te voorspellen of spatten zullen optreden of niet.

Hoe lager de luchtdruk, hoe gemakkelijker de lucht uit de platgedrukte laag kan ontsnappen - waardoor de waterdruppel minder weerstand biedt - waardoor spatten worden onderdrukt. Dit is de reden waarom druppels minder snel spatten op de top van bergen, waar de luchtdruk wordt verlaagd.

Door de omstandigheden te begrijpen die spatten veroorzaken, kunnen onderzoekers ontdekken hoe ze dit kunnen voorkomen - wat kan leiden tot mogelijke doorbraken op verschillende gebieden.

Bij 3D-printen, vloeistofdruppels kunnen de bouwstenen vormen van op maat gemaakte producten zoals hoortoestellen; stoppen met spatten is de sleutel tot het maken van producten van de gewenste kwaliteit.

Spatten zijn ook een cruciaal onderdeel van de forensische wetenschap - of bloeddruppels al dan niet zijn gespat, geeft inzicht in waar ze vandaan kwamen, die essentiële informatie kan zijn in een strafrechtelijk onderzoek.

Dr. Sprttles opmerkingen:

"Je zou nooit verwachten dat een schijnbaar eenvoudige alledaagse gebeurtenis zo'n complexiteit vertoont. De breedte van de luchtlaag is zo klein dat het vergelijkbaar is met de afstand die luchtmoleculen afleggen tussen botsingen, zodat traditionele modellen onnauwkeurig zijn en een microscopische theorie vereist is.

"Het meest veelbelovend, de nieuwe theorie zou toepassingen moeten hebben voor een breed scala aan verwante fenomenen, zoals in de klimaatwetenschap - om te begrijpen hoe waterdruppels botsen tijdens de vorming van wolken of om de hoeveelheid gas te schatten die door regen in onze oceanen wordt gesleept."