Golfjes die over het hele oppervlak trekken, of misschien zelfs een staand patroon, dat verwacht je van een vloeistoflaag op een trilplaat. Maar wie heeft er ooit gehoord van vloeistof met een gat erin? Onderzoekers van de Universiteit van Texas hebben dat gepresteerd – én op video gezet. De gaten bleven seconden lang bestaan, zonder zich weer met vloeistof te vullen.
Trillend water met maïzena (boven) en met glazen bolletjes (onder) van bovenaf gezien. Witte plekken zijn de hoogste punten en zwarte plekken zijn gaten die tot op de bodem komen. Gaten zonder (links) en met (midden) Faraday-golven. De rechterafbeeldingen zijn van een patroon dat zich vanuit het gat over de hele vloeistof uitbreidt. bron: Center for Nonlinear Dynamics, Universiteit van Austin, Texas
Met zuiver water lukt het niet, maar meng er glazen bolletjes of maïzena doorheen en het is raak. Bij frequenties tot 120 Hz en versnellingen van 15 tot 25 g (één g is gelijk aan de versnelling door de zwaartekracht op zeeniveau) vormen zich allerlei patronen op het vloeistofoppervlak. Die patronen (Faraday golven genaamd) werden voor het eerst voorspeld door de Britse natuurkundige Michael Faraday. Door interferentie van verschillende trillingen blijft de vloeistof in één golfpatroon ‘staan’.
Het Texaanse onderzoek is nog spectaculairder. Met een kort luchtstootje maakten de onderzoekers een gat in de trillende vloeistof. Dat gat breidde zich uit in plaats van vol te lopen, tot het een diameter had die zo groot was als de diepte van de vloeistof. Bij andere frequenties vormen zich zelfs vreemde ‘vingers’ van vloeistof vanaf de rand van het gat. Die breiden zich uiteindelijk uit over de hele vloeistof.
Foto’s van ‘vingers’ in maïzena, gemaakt om de 0,9 seconden. Een bobbel op de rand van het gat begint omhoog te groeien en valt om. Dat breidt zich uit over de hele vloeistofspiegel. bron: Center for Nonlinear Dynamics, Universiteit van Austin, Texas
Meer weten:
- Pagina van de onderzoekers (Engels)
- Go with the flow? – Niet-Newtonse vloeistoffen (Kennislink artikel)