Vreme čitanja: oko 2 min.
Elastična turbulencija ima više zajedničkog sa klasičnom njutnovskom turbulencijom nego što je očekivano
Vreme čitanja: oko 2 min.
Krv, limfa i druge biološke tečnosti mogu imati iznenađujuća i ponekad zabrinjavajuća svojstva. Mnogi od ovih bioloških rasvora su ne-njutnovske tečnosti, tip tečnosti koji odlikuje nelinearni odnos između napona i deformacije.
Stoga nije nužno da se ne-njutnovske tečnosti ponašaju kao što bi se očekivalo od tečnosti. Na primer, neki od tih neobičnih fluida se deformišu pri laganom dodiru, ali se ponašaju skoro kao čvrsto telo kad je primenjena jaka sila, piše Phys.org.
Biološki rastvori nisu izuzetak kad je reč o specijalnim svojstvima – uključujući elastičnu turbulenciju, haotično kretanje fluida usled dodavanja polimera u malim koncentracijama vodenim tečnostima. Ova vrsta turbulencije postoji samo u ne-njutnovskim fluidima.
Preporučujemo
Razvijena revolucionarna tehnika: Naučnici prave dijamante za samo 15 minuta
Najtačniji sat bi gubio jednu sekundu za 40 milijardi godina
Njen ekvivalent je klasična turbulencija, koja se dešava u njutnovskim fluidima, npr. u reci kad voda velikom brzinom teče pored stuba mosta. Dok matematičke teorije postoje za opisivanje i predviđanje klasične turbulencije, elastična turbulencija još čeka takve instrumente uprkos značaju za biološke uzorke i industrijsku primenu.
Ovaj fenomen je važan u mikrofluidici, npr. prilikom mešanja malih količina polimerskih rastvora koje može biti teško. Ne mešaju se dobro zbog vrlo glatkog protoka.
Istraživači iz Okinava instituta za nauku i tehnologiju (OIST) radili su sa naučnicima iz Tata instituta za fundamentalna istraživanja (TIFR) u Indiji i Nordijskog instituta za teorijsku fiziku (NORDITA) u Švedskoj na otkrivanju da elastična turbulencija ima više zajedničkog sa klasičnom njutnovskom turbulencijom nego što je očekivano.
Kad opisuju neki tok, naučnici često koriste polje brzina. Na osnovu distribucije fluktuacija brzine mogu se izvesti statistička predviđanja. U pogledu klasične njutnovske turbulencije, istraživači mere brzinu u celom toku i koriste razliku između dve tačke da kreiraju polje razlike brzina.
Sad su složenija merenja i superkompjuterske simulacije dovele do iznenađujućeg nalaza – polje brzina u elastičnoj turbulenciji je intermitentno. Kao ilustracija može poslužiti elektrokardiogram (EKG) – signal ima male fluktuacije prekinute veoma oštrim skokovima. Taj iznenadni veliki skok se naziva intermisijom.
U slučaju klasičnih fluida, takve fluktuacije između malih i veoma velikih vrednosti su već opisane, ali samo za turbulenciju koja se dešava pri visokim brzinama toka. Istraživače je iznenadilo što isti obrasci postoje u elastičnoj turbulenciji koja se dešava pri vrlo malim brzinama toka – kod malih brzina nisu očekivane tako jake fluktuacije u signalu brzine.
Ovi nalazi su ne samo veliki korak ka boljem razumevanju fizike iza turbulencije na niskim brzinama, već i temelj za razvoj kompletne matematičke teorije koja opisuje elastičnu turbulenciju – takva teorija bi omogućila predviđanja u pogledu toka i uređaje koji mogu izmeniti mešanje tečnosti. To bi moglo biti korisno u radu sa biološkim rastvorima.
(Telegraf Nauka/Phys.org)
Nauka Telegraf zadržava sva prava nad sadržajem. Za preuzimanje sadržaja pogledajte uputstva na stranici Uslovi korišćenja.
