Pada abad ke-16, Leonardo da Vinci pertama kali menggambarkan fenomena menarik yang melibatkan air yang kemudiannya dikenali sebagai lompatan hidraulik. Dan hanya lima abad kemudian, saintis akhirnya menjelaskan mengapa ia berlaku.
Lompat ini bukanlah harta yang tidak jelas yang hanya dapat dilihat oleh saintis. Anda hanya perlu berjalan ke dapur atau melompat ke bilik mandi untuk melihatnya.
Jika anda menghidupkan keran, perhatikan apa yang berlaku apabila air mencecah permukaan sink. Ia mewujudkan lapisan air yang sangat nipis dan pantas, yang dikelilingi oleh cincin sepusat yang lebih tebal dan gelisah. Melompat hidraulik merujuk kepada titik di mana air naik dan membentuk lapisan tebal.
Bermula pada tahun 1819 dengan ahli matematik Itali Giorgio Bidone, ramai penyelidik cuba menjelaskan apa yang menyebabkan air melompat dengan cara ini. Tetapi semua penjelasan dan persamaan sehingga kini telah menyandarkan graviti sebagai kekuatan utama, kata pengetua utama Rajesh K. Bhagat, calon kedoktoran di jabatan kejuruteraan kimia dan bioteknologi di University of Cambridge di England.
Untuk menolak graviti, Bhagat dan pasukannya melakukan eksperimen mudah. Mereka memukul permukaan yang rata dan mendatar dengan jet air untuk mencipta lompatan hidraulik yang mudah - jenis yang sama akan anda lihat jika anda menghidupkan air di sinki dapur. Tetapi, mereka memiringkan permukaan ini dalam pelbagai cara: secara vertikal, pada sudut 45 darjah dan mendatar - sehingga pada akhirnya, jet air akan memukul permukaan yang menjadi siling. Untuk menangkap lompat awal, mereka merekodkan apa yang berlaku dengan kamera berkelajuan tinggi.
Dalam setiap kes, lompatan hidraulik berlaku pada titik yang sama. Dalam erti kata lain, lapisan dalaman nipis yang bergerak pantas adalah saiz yang sama tidak kira orientasi kapal terbang itu. Sekiranya graviti menyebabkan lompatan, air itu akan "diputarbelitkan," di mana-mana pesawat selain daripada yang mendatar , Kata Bhagat. "Percubaan mudah ini membuktikan ia bukan apa-apa tetapi graviti."
Teori baru ini tidak turun dengan graviti
Untuk mengkaji kekuatan-kekuatan lain yang mungkin telah diputar, para penyelidik mengubah kelikatan aliran air - ukuran berapa banyak yang dapat menahan aliran - dengan mencampurkannya dengan gliserol, sejenis alkohol dengan ketegangan permukaan yang sama dengan air, tetapi itu 1,000 kali lebih likat daripada air.
Mereka juga mengekalkan kelikatan yang berterusan dan mengurangkan ketegangan permukaan - daya tarikan yang memegang molekul cecair bersama-sama di permukaan - dengan mencampurkan bahan biasa dalam detergen yang dipanggil sodium dodecyl benzene sulfonate (SDBS). Akhirnya, mereka mengubah kedua-dua kelikatan dan ketegangan permukaan dengan mencampurkan air dan propanol, sejenis alkohol, jadi penyelesaiannya adalah 25 peratus lebih likat daripada air tulen tetapi mempunyai ketegangan permukaan tiga kali lebih lemah.
Ini membolehkan penyelidik mengasingkan pengaruh setiap pasukan, pengarang kanan Ian Wilson, seorang profesor pepejal dan permukaan lembut, juga di Universiti Cambridge, memberitahu Live Science.
Titiknya adalah "dapat meramalkan di mana peralihan ini antara filem nipis dan filem tebal bermula," kata Wilson. Banyak teori terdahulu tidak dapat berbuat demikian, kerana lokasi lorong hidraulik berubah apabila lapisan tebal memasuki beberapa kelebihan, seperti pinggir sink.
Melompat berlaku di tempat di mana daya dari ketegangan permukaan dan kelikatan menambah dan mengimbangi momentum dari jet cecair, penulis didapati.
Mengetahui di mana lompat pertama kali berlaku boleh mempunyai aplikasi dalam industri, kata Wilson. Lapisan nipis yang membentuk sebelum melompat membawa lebih banyak kekuatan daripada lapisan tebal, sekali gus menjadikan kawasan nipis lebih cekap memindahkan haba.
Jet air berkelajuan tinggi digunakan dalam aplikasi perindustrian, seperti pembersihan dalam pemprosesan susu dan penyejukan bilah turbin pesawat atau semikonduktor silikon, kata Bhagat. Selalunya dalam aplikasi ini, jet air berselang-seli lebih berkesan, kata Wilson. Untuk meningkatkan kecekapan jet sekejap ini, anda perlu dapat meramalkan di mana lompatan hidraulik awal berlaku, katanya.
