Anche se i fisici usano esperimenti grandi e costosi per scoprire enormi onde gravitazionali e piccoli adroni, possono ancora rispondere a domande su ciò che è banale. Ad esempio - Perché goccioline di latte freddo rimbalzano sulla superficie del caffè caldo prima di affondare? Perché adolescenti sfere di skitter su tutta la superficie di una piscina sotto la pioggia?
Un team di ricercatori del Massachusetts Institute of Technology (MIT) ha osservato e descritto per la prima volta le forze che fanno levitare gocce di liquido sopra la superficie di serbatoi più grandi.
Ecco come funziona.
Quando una goccia di pioggia si schianta sulla superficie di una pozzanghera, i ricercatori hanno scoperto che due motori entrano in funzione. La collisione provoca piccole correnti che ruotano all'interno della gocciolina e sotto la superficie della pozzanghera. Se potessi sbirciare nella gocciolina, vedresti l'acqua precipitare verso il basso lungo i bordi all'interno della goccia e poi risalire verso il centro, secondo la nuova ricerca.
Quel movimento rotatorio all'interno della gocciolina, invisibile nella maggior parte dei casi, crea una forza sufficiente per attirare l'aria circostante la gocciolina. L'aria si forma in un flusso sottile e veloce di vento che scorre sotto la goccia, mantenendola a una larghezza di pelo sopra la superficie, secondo i nuovi risultati.
I ricercatori hanno scoperto, tuttavia, che quei motori - all'interno della gocciolina e sotto la superficie del liquido - non girano da soli. Le differenze di calore tra una goccia e il liquido che colpisce guidano la rotazione e la levitazione. Una volta che la goccia di pioggia si riscalda o si raffredda alla temperatura della pozzanghera - un processo accelerato da quei motori rotanti che possono richiedere da millisecondi a secondi - si schianterà attraverso il suo magico tappeto d'aria e scomparirà nella pozzanghera, lo studio ha dimostrato.
I ricercatori del MIT hanno scoperto come calcolare la differenza minima di calore perché si verifichi la levitazione in un dato liquido. Se la differenza è maggiore di quel minimo, hanno scoperto, la goccia si levita più a lungo. Qualsiasi più breve, e la goccia non levita affatto.
Attraverso alcune intelligenti configurazioni sperimentali e l'aiuto di telecamere ad alta velocità, i ricercatori sono stati in grado di realizzare dei bellissimi video dei motori a levitazione in azione. Gli scienziati hanno mescolato alcuni fiocchi luccicanti di biossido di titanio in olio, quindi hanno bloccato una goccia di quell'olio sulla superficie di una piscina più grande con una siringa. Hanno retroilluminato la goccia con un LED luminoso e il biossido di titanio si è acceso mentre turbinava nelle correnti ribollenti, seguendo il percorso dei motori.
Gli autori hanno pubblicato un articolo che descrive la scoperta l'8 novembre nel Journal of Fluid Mechanics.
