Aktuální číslo:

2018/1

Téma měsíce:

Exkrement

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

Spálené nemluvně patřilo k neznámé větvi lidstva

Spálené nemluvně patřilo k neznámé větvi lidstva audio

Jaroslav Petr  |  17. 1. 2018
Genom šestitýdenního novorozence, který byl pochován před více než 11 000 roky v povodí aljašské řeky Tanana, odhaluje neznámou kapitolu osídlení...
Soumrak českého školství?

Soumrak českého školství?

Český ornitolog, expert na kukačky, autor Vesmíru a dlouholetý vysokoškolský pedagog Tomáš Grim se rozhodl odejít ze školství. Důvody, které ho...
Mikrokrása

Mikrokrása

Ondřej Vrtiška  |  8. 1. 2018
Do soutěže Nikon Small World 2017 zaslali fotografové z celého světa přes dva tisíce snímků pořízených přes objektiv optického mikroskopu. Využili...

Předplatným pomůžete zajistit budoucnost Vesmíru

Tištěná i elektronická
verze časopisu
Digitální archiv
od roku 1994
Speciální nabídka
pro školy a studenty

 

Objednat předplatné