雨滴打在荷葉上,反彈而起,在短暫的接觸中,水滴經歷了迅速而複雜的變形。法國科學家使用高速攝像技術,拍到了水滴奇妙的芭蕾舞。這一研究有助於設計更好的防水材料和噴霧産品等。
科學家在20日出版的英國《自然》雜誌上報告説,他們讓大小和速度不同的水滴落到模倣荷葉的防水材料表面,以每秒1000幀的速度拍攝水滴的彈跳過程,然後慢放這些影像,觀察水滴的運動特徵。與之相比,普通電影的拍攝速度為每秒24幀。
觀察發現,在回彈到空中之前,水滴會迅速變形,吸收衝撞的能量,變形的方式取決於下落的速度。如果速度非常慢,水滴的變形也很輕微,運動過程像一個皮球。速度稍快一些,它會變得扁平,像一個圍棋子。再快一些,水滴會先變得像一個階梯式金字塔,然後變得扁平,再聚攏來,變成上尖下圓、拉長了的淚滴的形狀,完全彈離表面。如果下落的速度非常之快,水滴接觸表面時會變得很扁很平,然後聚攏,彈回空中時的形狀像一支大頭朝下的壘球棒。
此外,水滴接觸彈射表面的時間與下落的速度無關,而與水滴尺寸有關。體積越大,與表面接觸的時間越長,一個半徑0.1毫米的水滴,接觸表面的時間不超過千分之一秒,而半徑4毫米的水滴接觸時間會達到十分之一秒。
科學家拍攝水滴的這種彈跳過程,並不僅僅是為了美麗有趣。了解液滴與固體表面接觸時的運動方式,有助於設計更好的防水材料和噴霧産品,例如提高噴墨印表機的列印品質等。(王艷紅)
科技之光 2002-6-21