Ponnahtavaa maitoa

Ponnahtavaa maitoa

Miltä näyttääkään, kun pisara putoaa nesteen pintaan? Tältä. Eikä kyseessä ole mikä tahansa neste, vaan viskositeetilaan hyvin kiinnostava maito.

Päivän kuvaPaljain silmin katsottaessa pisaran putoaminen nesteeseen tapahtuu niin nopeasti, ettei siitä oikein näe mitään. Sen sijaan suurnopeuskameralla kuvattuna liike saadaan pysäytettyä, ja tuloksena on muun muassa tämä päivän kuva: pisara, joka on ilmassa, ja sen alla jännittävä nestepatsas sekä rengasmaisia aaltoja.

Kun pisara putoaa nesteeseen, saa se itse asiassa aikaan aaltoliikkeen, rengasmaisesti ympäristöön leviäviä aaltoja, joiden keskipisteessä on yksi erityisen korkea aalto – niin korkea, että se yläosa ponnistaa niin ylös, että se irtoaa nesteestä. Tuloksena on pisara ja sen alla nestepatsas.

Kannattaa kiinnittää huomiota myös pisaran muotoon: se ei ole normaalin, putoavan pisaran muotoinen, vaan pallo, koska itse asiassa tässä kuvan ottamisen hetkellä se on painoton. Pisara kun on fysikaalisesti katsottuna vapaassa heittoliikkeessä ja siksi se muotoutuu pintajännityksen vuoksi hyvin täsmälleen pallon muotoiseksi aivan kuten nesteet avaruudessa.

Kun pisara putoaa takaisin alas, on tuloksena uusi patsas, tosin jo huomattavasti matalampi. Se tuskin enää saa pisaraa irtoamaan kokonaan patsaasta.

Se, miten nestepatsas muodostuu, riippuu (paitsi painovoiman suuruudesta) niin myös ja ennen kaikkea nesteestä sekä siitä, kuinka liikkuvaa se on. Siis mikä on sen viskositeetti. Mitä jähmeämpää se on, sitä matalampi on rengasaaltojen keskelle muodostuva patsas ja sitä epätodennäköisempää on se, että siitä irtoaa pisara samaan tapaan kuin kuvassa.

Nesteiden viskositeetin ja käyttäytymisen tutkiminen ei tuota vain jännän näköisiä kuvia, vaan sillä on myös suoria käytännön sovelluksia; esimerkiksi mustesuihkuprintterit ja polttomoottorien sisällä tapahtuva palaminen ovat suoria nesteiden käyttäytymisen tutkimuksen sovelluskohteita.

Kuva: fdecomite / flickr