Раскрыт секрет устойчивости листьев под дождем
Удары капель дождя по листве сравнимы по воздействию с попаданием шара для боулинга в человека. В Корнеллском университете выяснили, как листья выдерживают такую нагрузку.
Исследование проводилось при помощи высокоскоростной съемки падения капель на гибкую поликарбонатную пластину с измерением ее вибрации, деформации капель и других параметров. Его результаты опубликованы в Physical Review Fluids.
Профессор биологической и экологической инженерии в Колледже сельского хозяйства и естественных наук Сонхван Юнг сравнил пластину с трамплином: капля падает, мишень опускается, а жидкость тянется вверх.
«А когда пластина поднимается, капля давит вниз. Они движутся в противоположных направлениях, что вызывает сильный демпфирующий эффект, меньшую вибрацию, и это полезно для растения», — пояснил он.
Исследователи также зафиксировали, но не поняли необъяснимое отклонение от моделей, когда при определенной длине пластины ее вибрации затихают быстрее, а капли деформируются сильнее.
«Это несоответствие проявлялось на каждом графике. Мы обнаружили, что когда собственная частота пластинки совпадает с собственной частотой капли, капля движется гораздо сильнее», — заметила биоинженер Кристал Фаулер.
По ее мнению, такая динамика колебаний листьев также способствует их лучшей устойчивости.
Исследование имеет далеко идущие перспективы — от изучения распространения спор с дождем до применения в сельском хозяйстве в части гидратации посадок.
Кроме того, оно поможет в разработке и совершенствовании методов получения возобновляемой энергии. Если пластинки сделать из пьезоэлектрического материала, то при падении на них капель они будут генерировать ток.
«Можете представить себе башню с такими пластинками, которая выглядит очень естественно, но при этом собирает энергию из дождя», — привел пример Юнг.
