Aktuální číslo:

2023/5

Téma měsíce:

Adaptace

Obálka čísla

Krása kapajícího kohoutku

 |  5. 1. 2000
 |  Vesmír 79, 2, 2000/1

Pokud vám doma začne kapat kohoutek, nebudete příliš spokojeni a půjdete vyměnit těsnění nebo zavoláte instalatéra. Ne tak skupina fyziků z Ústavu Jamese Francka na Chicagské univerzitě. Ti si tento jev vybrali jako předmět seriózního vědeckého výzkumu (I. Cohen ad., Physical Review Letters 83, č. 6. 1147–1150, 9. 8. 1999).

Experiment spočíval v sledování časových změn tvaru povrchu kapky glycerinu při jejím formování a odtržení ve viskózním prostředí (v polydimetylsiloxanu). Děj byl zaznamenán vysokorychlostní kamerou s kadencí deset tisíc snímků za sekundu! I. Cohen z chicagského týmu řekl novinářům, že ho ohromila krása zpomalených záběrů odtržení kapky a že tato krása pro něj byla jednou z motivací k práci (Physical Review Focus, Vol. 4, story 9: focus.aps.org/v4/st9.html). Že na tom něco bude, lze usoudit z krásné fotografie.

Matematický popis jevu je obtížný, protože v blízkosti bodu odtržení vzniká singularita – nekonečně velké zakřivení povrchu kapaliny. Autoři ukázali, že pokud se vhodně změní („přeškáluje“) měřítko, mají všechny křivky v okolí odtržení (snímané v různých časech během 50 milisekund před odtržením) stejný tvar – jsou si samopodobné (self-similarity). Tato vlastnost umožňuje zjednodušit popis jevu a výpočty. Autoři poznamenávají, že jejich teorie je obecně použitelná na všechny problémy související se vznikem singularity v systému s lokální nestabilitou (např. sféricky symetrický gravitační kolaps). V článku je také odvozena teorie popisující závislost frekvence odkapávání na viskozitách obou kapalin, což může velmi zajímat techniky řešící problém míšení různých kapalin nebo navrhující inkoustové tiskárny. Tak vida, jaké vznešené souvislosti může mít náš banální špatně těsnící vodovodní kohoutek.

OBORY A KLÍČOVÁ SLOVA: Fyzika

O autorovi

Jan Valenta

Doc. RNDr. Jan Valenta, PhD., (*1965) vystudoval Matematicko-fyzikálni fakultu UK v Praze, kde se nyní zabývá optickými vlastnostmi nanostruktur, spektroskopií jednotlivých molekul a polovodičových nanokrystalů a mj. také vývojem tandemových solárních článků. Je spoluautorem (s prof. Ivanem Pelantem) monografie Luminiscenční spektroskopie.

Doporučujeme

Evoluční adaptace

Evoluční adaptace

Jan Toman  |  2. 5. 2023
Adaptaci můžeme zařadit mezi centrální pojmy evoluční biologie. Stejně jako všechny zdánlivě jednoduché koncepty ovšem skrývá netušenou hloubku....
Metabolická flexibilita

Metabolická flexibilita uzamčeno

Jan Gojda, Michal Anděl  |  2. 5. 2023
Lidský organismus je adaptován na měnící se dostupnost a potřebu energetických substrátů.
Komu patří kultura?

Komu patří kultura?

Jaroslav Jiřík, Martin Soukup  |  2. 5. 2023
Získávání exotických předmětů, artefaktů či lidských ostatků bývalo mezi evropskými cestovateli, vědci a muzei běžné. Dnes narůstá snaha narovnat...