小小水滴如何“穿石”?
2023-07-29
大自然探索 2023年6期
“水滴石穿”的典故我们都不陌生,似乎从听到这个典故起,我们就觉得这个现象理所当然。然而,水究竟是如何将坚硬的石头滴穿的?近日,一项新研究终于给出了答案。
在過去,科学家只能使用高速摄像机来研究液滴撞击;而在这项新研究中,科学家使用了全新的高速应力显微技术,从而用更加定量的研究手段分析了液体撞击时的应力与压强情况。结果表明,液滴对撞击表面施加的应力会随着液体向外扩散,而不是集中在液滴落下的中心。更令人惊讶的是,液滴向外扩散的速度在短时间内甚至超过了音速,这个过程也产生了穿过固体表面的冲击波。也就是说,每一滴液滴就如同一枚小型炸弹,撞击时“爆炸式”地释放能量,这些能量使得固体表面逐渐被侵蚀。
这项研究不仅能帮助科学家理解液滴的力学性质,还有助于他们设计更加耐侵蚀的表面材料。