الرياضيات تحرك قطرات الماء ضد الجاذبية

تمكن علماء رياضيات بجامعة بريستول البريطانية من تحريك قطرات الماء، بحيث تنساب إلى أعلى في مسار مائل ضد اتجاه الجاذبية الأرضية. وأمكنهم رؤية قطرات الماء، وهي تصعد السطح المائل مرحلة تلو أخرى.

والسر في هذا النجاح -كما أوردت الديلي ميل عن بحث سينشر بدورية فيزيكال ريفيو لترز المتخصصة في أبحاث الفيزياء- ليس إلا هز أو رج السطح الذي تجثم عليه القطرات، وهو هنا طبق بلاستيكي.

وعندما تم إمساك الطبق مائلاً بزاوية، وكان الاهتزاز قويا بما يكفي، استطاعت القطرات الصغيرة من التغلب على الجاذبية والصعود إلى أعلى، حتى عندما بلغت الزاوية بين الطبق والخط الأفقي 85 درجة، وأصبح الطبق عمودي تقريباً.

ويشرح أستاذ الرياضيات التطبيقية وعضو فريق البحث جينز إيغرز، أنه من المرجح في سر تحرك قطرات الماء ضد اتجاه الجاذبية يكمن في طريقة تغيير الاهتزاز لشكل قطرات الماء والقوى العاملة عليها أو المؤثرة فيها.
ويضيف إيغرز أن هذه حالة رياضية جديدة تماماً، لم يتم تحقيقها من قبل، لكن الباحثين لا يزالون غير متأكدين مما حدث بالفعل. وعندما يصعد الطبق المهتز إلى أعلى تنضغط قطرة الماء، لكنها تنطلق إلى أعلى عندما يهبط الطبق إلى أسفل.

وأظهرت الصور الملتقطة قطرة الماء وهي تتحرك إلى أعلى عندما يكون الاهتزاز قوياً بما يكفي للتغلب على الشد السطحي الذي يحدث لدى انضغاط قطرة الماء، وتميل القطرة إلى الانثناء قدماً، مما يولد محصلة قوة تدفع قطرة الماء للأعلى.
ولأجل أن تتحمل قطرة الماء مختلف القوى التي تعمل عليها، لا بد أن تكون أكثر سمكاً أو كثافة بقليل من الماء، بيد أن القطرات المكونة من الماء وحده يمكن أن تتفكك قبل البدء بالصعود، أما الموائع شديدة السمك (الثقيلة) فتتحرك ببطء شديد.

واكتشف الباحثون هذه الظاهرة مصادفة لدى قيامهم بالبحث في خصائص مسحوق الذرة. وتشمل الموائع المناسبة لتطبيق الاكتشاف الجديدة مزيجا من الغليسرول والماء، ويشبه الشراب المحلى.

وتشمل الاستخدامات العملية أو تطبيقات هذا الاكتشاف البحوث الجينية (الوراثية)، والتي تتعاطى بكثافة مع عملية معالجة القطيرات الميكروسكوبية للحامض النووي (دي إن أي).

ويقول الباحث فيليب برونيت، أن تحريك قطرات صغيرة، مثل آلاف البقع من الحامض النووي والمرتبة على سطح صلب، مسألة بالغة الصعوبة إذ إن حجمها متناهي الصغر يؤدي إلى التصاقها بالسطح.

لذلك سيساعد فهم أفضل -لما يسبب تحرك القطرات على الأسطح- على تناول هذه المشكلة ومثيلاتها. كما يمكن لهذا الاكتشاف مساعدة شرطة التحقيق الجنائي باستخدامه في إجراءات الطب الشرعي الجنائي.

مازن النجار

المصدر: الجزيرة