تسجيل الدخول

تسجيل

فقاعات الزيت التي تتحرك في الجلسرين

المؤلف:  جيرل ووكر

المصدر:  سيرك الفيزياء الطائر

الجزء والصفحة:  ص411

2025-08-13

621

املأ وعاءً على نحو شبه كامل بالجلسرين واملأ بقية الوعاء بزيت السيليكون الأخف وزنا والأقل لزوجة عن الجلسرين. اترك الوعاء ليلا دون تعريضه للاضطراب للسماح بهروب الفقاعات الهوائية)، ثم أغلق الوعاء واقلبه. لماذا تتكون فقاقيع الزيت في نسَقٍ شِبه موحد على السطح الذي أصبح الآن قاع الوعاء ثم ترتفع في صورة تيارات؟ هذا الترتيب هو أساس أنواع عديد من ألعاب الموائع الجديدة التي يكون فيها أحد الموائع فقاقيع تمرُّ عبر المائع الآخر دون أن تختلط به.

الجواب: يتّسم الترتيب الأول بالاستقرار، فالزيت يطفو فوق الجلسرين. أما الترتيب المقلوب فيتسم بعدم الاستقرار وهذا مثال على ما يطلق عليه «استقرار رايلي-تايلور») والاضطرابات العارضة المتمثلة في اضطرابات عملية القلب نفسها ترسل موجات في الواجهة البينية الفاصلة بين الزيت والجلسرين مثلما يمكنك إرسال الموجات على الواجهة البينية الفاصلة بين الهواء والماء في حوض الاستحمام تزداد سرعة إحدى هذه الموجات عن الأخرى وتسيطر عليها. وعندما تصل هذه الموجة لنقاط عالية (قمم) يبرز الزيت لأعلى إلى الجلسرين، وعندما تصل الموجة لنقاط منخفضة (وديان) يبرز الجلسرين لأسفل إلى الزيت. وتتحول البروزات الصاعدة لأعلى إلى فقاعات صاعدة يُغذيها الزيت المتدفق أسفل البروزات السفلية، وتشير بشكل تقريبي المسافات المنتظمة للغاية بين الفقاعات على طول قاع الوعاء إلى الطول الموجي للموجة المسيطرة. إليكم تجربة مشابهة: اترك وعاءً من شراب الذرة ساكنا طوال الليل. ثم ضع أنبوبا صغيرًا يُطلِق مزيجًا من شراب الذرة والماء بالقُرب من قاع شراب الذرة الموجود في الوعاء. سيكون الخليط فقاعة عند خروجه من الأنبوب. ونظرًا لأن فقاعة الماء والشراب أ أخفُ من الشراب، فإن الفقاعة ترتفع. وأثناء ارتفاعها تترك خلفها أثرًا. ويمكن أن يُصبح هذا الأثر مسارًا للفقاعات الجديدة التي تنطلق من الأنبوب.