物理科學/動力學
慢動作氣泡摺疊
粘性氣泡的破裂對地球物理學、玻璃製造和食品加工具有實際意義。先前的研究表明,重力或小穿刺可能在粘性氣泡的起皺和坍塌中發揮作用。通過研究具有一系列粘度的氣泡,並傾斜它們側向和倒置,科學家得出結論,重力不是一個因素。相反,壓縮液體的表面張力和動態應力似乎是氣泡行為和起皺不穩定的主要驅動機制。
抽象的說法
粘性氣泡在自然和工業環境中都普遍存在。它們的破裂和摺疊可能伴隨著通常與彈性片相關的特徵,包括徑向皺紋的發展。先前的調查人員得出結論,薄膜重量是造成薄膜坍塌和皺紋不穩定的原因。
相反,我們在這裡的實驗表明,重力的作用可以忽略不計:同樣的摺疊和皺紋獨立於氣泡的方向而出現。我們發現表面張力會推動坍塌,並引發動態屈曲不穩定。由於薄膜重量無關緊要,我們的結果表明,皺紋可能同樣伴隨著相對較小的、彎曲的粘性和粘彈性薄膜的破裂,包括那些負責呼氣事件產生的氣溶膠的呼吸道薄膜。
粘性氣泡的產生惡化它帶來的問題
粘性氣泡是動力學的產物,在現實中存在不少的物理現象都同氣泡有關,吹氣泡是小孩玩的一種遊戲,隨著氣泡的上升,壓縮液體的表面張力和動態發生變化,氣泡便發生了破裂。小穿刺可以影響氣泡的存在狀態,卻不是氣泡破裂的因素。
除了吹氣泡這種遊戲之外,氣泡也被各種腦洞很大的人想像為炸彈。其實,氣泡中的確存在能夠產生爆炸的那一類,並被稱之為氣泡炸彈,有人甚至想像為空氣炮。
氣泡(空泡)在流體中的運動學形態和動力學特性一直是流體力學,環境工程,醫學和船舶與海洋工程等多種領域的研究熱點之一,其與水中結構的流固耦合效應以及對結構的載荷特性也是工程上關心的問題.僅以船舶與海洋工程領域為例,較著名的氣泡(空泡)現象就有螺旋槳空泡,水下爆炸氣泡和氣泡減阻技術中的微氣泡等。
藉助粘性氣泡動力學方程,可以通過氣泡有效分析水下衝擊波對船體的傷害,進而提前做出防範。
解決粘性氣泡並使之為人所用
現代人發明了超空泡技術,減少甚至學出氣泡對水下移動物體的影響,超空泡技術是一種有效的水下高速體減阻技術,其主要原理是一層氣泡在高速體表面形成,使高速體與液體分離,減小其接觸面積,從而減小粘性阻力。
這被引用為水下潛艇所製造的保護膜,也有人將氣泡想像為隔離水下城市和水的膜。其實,只要氣泡的表面張力和動態維持在合適的狀態,氣泡就可以一直維持存在。現在,科學研究,氣泡會破裂的原因主要是氣泡進入空氣中會膨脹導致氣泡變大而發生變化,導致氣泡表面張力和狀態發生劇烈的變化。
現在的科學研究表明,只要有同樣的力量去抵消氣泡的表面張力,實現逆運動的話,氣泡就可以一直存在,這或許能夠為未來的小天才提供參考和建議,去製造一些可靠的發明。