Czy płyn może podskakiwać? Mogłoby się wydawać, że to niemożliwe.  Nie jest to jednak takie oczywiste, jak się zresztą za chwilę przekonamy. Proponuję wykonanie prostego, ale efektownego eksperymentu.

Jed­nym z takich bar­dzo cie­ka­wych zja­wisk jest efekt Kaye'a, opi­sany po raz pierw­szy przez bry­tyj­skiego inży­niera Alana Kaye'a w 1963 roku (Nature 197 (1963) 1001).

Co odkrył Kaye?

Alan Kaye zau­wa­żył, że ciecz spły­wa­jąca w dół stru­mie­niem może zacho­wywać się bar­dzo nie­ty­powo: stru­mień zamiast zlać się z resztą cie­czy, w pewnych odstępach czasu "odbija" się od jej powierzchni i wystrze­li­wuje w górę! Widać to na ani­ma­cji.

Przygotowanie doświadczenia

Efekt Kaye'a można uzy­skać wyko­rzy­stu­jąc mate­riały dostępne w każdym domu. Potrzebna jest jakaś ciecz nie­new­to­now­ska roz­rze­dza­na ści­na­niem. Ciecze nienewtonowskie to wszystkie ciecze, których lepkość może się zmieniać pod wpływem mieszania. Dla cieczy rozrzedzanych ścinaniem ich lepkość spada wraz ze wzrostem szybkości mieszania. Mówiąc prościej: taką ciecz jest tym łatwiej mieszać, im się to szybciej robi. A skąd wziąć taką ciecz? Nie ma tu żad­nej trud­no­ści, ponie­waż takimi cieczami są w więk­szo­ści szam­pony do wło­sów, płyny do mycia naczyń, a także płynne mydła. Ja użyłem płynu do mycia naczyń.

Do jakiegokolwiek naczynia trzeba wlać niewielką ilość płynu, a następnie ten sam płyn wylewać na jego powierzchnię powolnym, delikatnym strumieniem. Długość strumienia i natężenie wypływu cieczy trzeba dobrać eksperymentalnie. Przy odpowiedniej wysokości (u mnie było to około 15 cm) z jakiej będzie wylewany płyn, a także przy pewnej intensywności wypływu zaobserwujemy zaskakujące zjawisko.

Strumień "odbija się" od powierzchni formując łuk! Trzeba przyznać, że jest to interesujące zachowanie cieczy. Widok jest naprawdę zaskakujący, co widać także na poniższym filmie.

Przy odrobinie szczęścia udaje się uzyskać nawet wielokrotny efekt Kaye'a, coś podobnego do puszczania "kaczek" na wodzie.

Zjawisko spotkało się z dużym zainteresowaniem naukowców. Zostało dokładnie przebadane i do dzisiaj wypracowano modele matematyczne, które dobrze je odwzorowują (co jest poszlaką, że modele prawdopodobnie dobrze opisują fenomen).  

Pozostaje jednak wiele pytań. Odpowiedź na niektóre z nich można spróbować znaleźć samemu... Jakie płyny są najodpowiedniejsze? Z jakiej wysokości należy rozlewać ciecz? Jakie inne czynniki mogą wpływać na zjawisko? Przy wielokrotnym efekcie można uzyskać wiele „odbić”. Ale ile?

O moich podobnych eksperymentach możecie przeczytać na weirdscience.eu. 

Więcej do poczytania:

• Nature: Puzzle of leaping liquid solved
• arXiv: Leaping shampoo and the stable Kaye effect
• Ciekawy filmik z YT: Leaping Shampoo