Zoals veel YouTube-video's laten zien, het raken van de bovenkant van een met vloeistof gevulde fles kan de bodem verbrijzelen. Nu hopen onderzoekers nieuwe kennis van die feesttruc te gebruiken om een ​​leemte op te vullen in iets veel ernstigers:hersenonderzoek.

Een onderzoek door technische hoogleraren van de Brigham Young University, Utah State University en de Tokyo University of Agriculture and Technology beschrijven precies wat er gebeurt als een vloeistof in rust, zoals het water in een fles, plotseling in beweging wordt gebracht. Met behulp van high-speed fotografie, het team laat zien hoe door de snelle versnelling kleine belletjes in de vloeistof worden gevormd en vervolgens snel instorten, het vrijgeven van een vernietigende schokgolf.

De juiste term voor het fenomeen heet cavitatie, een proces dat bekend is bij ingenieurs voor het veroorzaken van schade aan leidingen en scheepsschroeven. De nieuwe studie, gepubliceerd in de Proceedings van de National Academy of Sciences , beschrijft een alternatieve formule die nauwkeuriger voorspelt wanneer cavitatie zal optreden.

Hoewel de bevinding onmiddellijke gevolgen heeft voor veel industriële processen die worden onderbroken door cavitatie-geïnduceerde schade, er is ook steeds meer bewijs dat cavitatie in verband wordt gebracht met hersentrauma.

"De hersenen zijn omgeven door vloeistof, en als je impact hebt, het is mogelijk dat je cavitatie ervaart in die vloeistof, " zei co-auteur van de studie Scott Thomson, universitair hoofddocent werktuigbouwkunde aan de BYU.

Vloeistofdynamica-experts weten hoe ze kunnen voorspellen wanneer cavitatie zal optreden in een vloeistof die al in beweging is, maar hun formule werkt niet zo goed wanneer een rustvloeistof snel wordt versneld. De nieuwe studie lost dat probleem op door een nieuwe vergelijking af te ronden die rekening houdt met de diepte en versnelling van een vloeistof.

Voor de hersenen, wetende dat deze alternatieve cavitatieformule zou kunnen worden gebruikt om hersenletsel veroorzaakt door impact met hoge snelheid beter te voorspellen. "En als we eenmaal kunnen voorspellen wanneer dat zal gebeuren, we kunnen beter veiligheidsvoorzieningen ontwerpen om ernstige hersenschade te helpen voorkomen, ' zei Thomson.

Die veiligheidsvoorzieningen kunnen voor atletische toepassingen zijn, zoals voetbalhelmen, of zelfs militaire toepassingen.

"Als een explosiegolf groter is dan een bepaalde grootte, er is misschien niet veel dat we kunnen doen om hersenletsel voor een soldaat te voorkomen, " zei studie auteur Tadd Truscott, universitair hoofddocent werktuigbouwkunde aan de Utah State University. "Maar misschien kan er een helm worden ontwikkeld om te detecteren wanneer dat trauma is gebeurd, zodat een soldaat van de frontlinie kan worden verwijderd en kan worden gered van herhaalde blootstelling aan ontploffing."