Жидкости могут ломаться как твердые тела: физики считали, что это невозможно
Новое исследование показывает, что у жидкостей есть точка разрушения и они разрушаются под воздействием сильных нагрузок, а не текут, как долгое время считали ученые.
Физики обнаружили, что жидкости могут ломаться так же, как и твердые телам при определенных условиях. В частности, вязкие жидкости могут внезапно разрушиться при достаточно сильном растяжении. Это открытие может изменить наше понимание механики жидкостей, пишет Фокус.
У Фокус. Технологии появился свой Telegram-канал. Подписывайтесь, чтобы не пропускать самые свежие и захватывающие новости из мира науки!
В отличие от твердых тел, которые растягиваются и в конечном итоге ломаются, считалось, что у жидкостей нет точки разрушения. Но оказалось, что это не так и она существует.
Результаты исследования показывают, что если текущую жидкость растянуть с достаточной силой на единицу площади, то при растяжении она достигнет точки критического напряжения, когда она фактически разрушится, как твердое тело.
Физики также обнаружили, что когда жидкость ломается, то возникает звук, похожий на разрушение твердых тел. Это было еще одно неожиданное открытие.
"Это было невероятно удивительное зрелище. Разрыв жидкости вызвал очень громкий треск, и оказалось, что шум действительно исходит от растягивающейся жидкости", — говорят авторы открытия.
Ключевым моментом исследования является то, что жидкости разрушаются таким образом только при растяжении со скоростью, которая предотвращает их "отток" от точки критического напряжения. Как и в случае с твердыми телами, это дает достаточно времени для накопления напряжения, необходимого для образования внезапного разрыва.
В ходе экспериментов выяснилось, что жидкости, разрушаются, когда критическое напряжение достигает примерно 2 мегапаскалей. Точная цифра зависит от вязкости или густоты жидкости. Чем выше вязкость жидкости, тем легче происходит разрыв. Ученые считают, что так ломаются все простые жидкости, включая воду и масло, при определенных условиях. И это открытие меняет наше понимание динамики жидкостей. Считалось, что простые жидкости не могут ломаться, как твердые тела при критическом напряжении, но оказалось, что это не так, говорят ученые.
Авторы исследования считают, что их открытие дает возможность проводить новые исследования в различных областях науки и техники. Например, 3D-печать, использующая жидкие полимеры, могла бы выиграть от лучшего понимания пределов разрушения жидкостей. Производство волокон, в котором жидкости, как правило, растягиваются в нити, также выиграло бы от таких знаний. В медицине можно было бы исследовать кровь и другие жидкости в организме, чтобы выяснить, ломаются ли они при определенных условиях, и найти способы этого избежать.
Как уже писал Фокус, ученые обнаружили бесконтактное трение, которое нарушает законы физики.
Также Фокус писал о том, что Сатурн обманул физику. Астрономы разгадали 20-летнюю загадку планеты с кольцами.
При написании материала использованы источники: Physical Review Letters, Interesting Engineering.