夢幻般的圖像揭示了物理學之美

2021-01-18 博科園

【博科園-科學科普-歡迎留言評論或建議】物理學是研究物質運動最一般規律和物質基本結構的學科。物理學研究大至宇宙,小至基本粒子等一切物質最基本的運動形式和規律,因此成為其他各自然科學學科的研究基礎。它的理論結構充分地運用數學作為自己的工作語言,以實驗作為檢驗理論正確性的唯一標準,是當今最精密的一門自然科學學科。並注重於研究物質、能量、空間、時間,尤其是它們各自的性質與彼此之間的相互關係。更廣義地說,物理學探索分析大自然所發生的現象以了解其規則。

TOP1、二元水滴

兩水滴正面碰撞形成的扁平的餅狀液體僅僅是人類頭髮厚度的兩倍。模擬這種碰撞可以讓研究人員了解這種液體是如何膨脹和收縮的,以及液滴是如何從邊緣分裂出來的。

圖片版權: Xiaodong Chen and Vigor Yang (School of Aerospace Engineering, Georgia Institute of Technology, Atlanta, GA)

TOP2、纖毛流動

珊瑚蟲細小的毛髮狀附肢被稱作纖毛,這些纖毛會在水中有節奏地搏動。研究人員使用螢光水珠追蹤珊瑚蟲周圍的水流,發現這些混有螢光的水珠會與水面垂直。這種流體運動可以增強光合作用,保護珊瑚免受有害微生物的侵害。

圖片版權:Stocker Group, Civil and Environmental Engineering, MIT

TOP3、溼鼓掌

研究人員通過觀測孩子們拍手鼓舞的靈感研究了水在兩塊實心板之間「拍」的動態,發現水在一個厚邊緣的薄片向外流動。在另一瞬間邊緣將開始溶解成快速移動的液滴。

圖片版權:B. Chang, B. Slama and S. Jung at Virginia Tech

TOP4、漩渦相互作用

液體旋渦(紅色)與固體壁相互作用產生二次渦(綠色)。這項由海軍研究所贊助的研究實際應用於在空氣和水中運動的車輛之中。

圖片版權: D.J. Asselin & C.H.K. Williamson (Cornell University, Ithaca, NY)

TOP5、過多的漩渦

旋渦是水圍繞圓柱體流動的形成的

圖片版權:C. Morton and S. Yarusevych (University of Waterloo, Canada)

TOP6、汽缸漩渦

水在圓柱周圍流動形成複雜的渦流模式。

圖片版權: C. Morton and S. Yarusevych (University of Waterloo, Canada)

TOP7、美麗的水泡

在水中的一點空氣產生了這個單一氣泡,在它上升到水箱頂部時被多次拍攝下來。氣泡頂部和底部之間的壓力差將其變成成環形。

圖片版權: T.T. Lim & C.T. Toh (National University of Singapore); M. Cheng & J. Lou (Institute of High Performance Computing, Singapore)

TOP8、海星水

這種海星狀的波浪是由在容器中垂直振動液體產生的。波浪狀的圖案在像五角大樓並在各角之間相互交替。

圖片版權:Jean Rajchenbach, Alphonse Leroux, and Didier Clamond (CNRS and Université de Nice, France)

TOP9、螺旋狀的蜂蜜

垂直流動的蜂蜜在接觸到水晶玻璃杯中液體水表面後會變成螺旋狀。這種現象被稱為「卷繩效應」。

圖片版權: AAPT High School Physics Photo Contest, Kyle James Lueptow, 'Coiling Instability in Honey Poured into Water

TOP10、水花

研究人員說一個專門的進水管和管子形成了圖上的景象,這會讓花園噴泉變得更可愛。

圖片版權:. Sweet, A. Avila, and S. Shakerin (University of the Pacific, Stockton, CA)

TOP11、清水漂洗

一種由水和聚丙烯醯胺混合製成漂亮的藍白相間的彈性溶液被用於製作軟性隱形眼鏡。如圖水和藍染的聚丙烯醯胺發生「水力跳躍」,當流體從快速平行(或層流)流動轉變為緩慢湍流時會發生這種情況。

圖片版權: Travis Walker, Theresa Hsu, Gerald Fuller, Department of Chemical Engineering, Stanford University

TOP12、磁流體

磁流體也被稱為鐵磁流體。在這裡磁場和溫度會共同破壞鐵磁流體的流動,從而創造出圖上的直線圖案。

圖片版權:: Aleksandra A. Bozhko, Aleksander S. Sidorov, Gennady F. Putin (Perm State National Research University, Perm, Russia) and Sergey A. Suslov (Swinburne University of Technology, Hawthorn, Victoria, Australia)

好了、暫就分享這麼多物理學之美的圖像,你是否也有有趣的物理圖像呢?或其他學科的(如化學,生物等等)歡迎和大家分享哦!

知識:科學無國界,博科園-科學科普作者:Stephanie Pappas內容:經「博科園」判定符合今主流科學來自:Live Science編譯:公子世無雙審校:博科園解答:本文知識疑問可於評論區留言傳播:博科園

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