Picătura de apă care cade, acel "pic, pic" enervant, nu mai are secrete

Pic, pic! Enervantul pic, pic ... îl cunoaşteţi? Ştim cu toţii cât de plictisitor poate fi sunetul unui robinet care pierde apă. Cu toate acestea, mult timp originea acestui sunet atât de caracteristic şi iritant a rămas necunoscută. Până în prezent. Un studiu publicat în Scientific Reports dezvăluie secretul sunetului: nu impactul picăturii în sine generează efectul acustic, ci o mică bulă de aer, captivă sub suprafaţa apei.

Totul a început în 2016, în timpul unei vacanţe în Brazilia în timpul sezonului ploios. Anurag Agarwal, inginer la Universitatea din Cambridge, se afla în casa unui prieten, unde, din păcate pentru el şi din fericire pentru ştiinţă, o infiltrare a apei prin acoperişul deteriorat era colectată într-un recipient plasat în interiorul casei. Pic după pic, noapte după noapte fără să închidă ochii, Agarwal a început să-şi pună întrebări cu privire la natura ciudată a acestui sunet. În zilele următoare el a contactat alţi cercetători pentru a discuta despre fenomen şi a observat cu surprindere că, de fapt, nimeni nu a rezolvat vreodată această dilemă: ce este acest pic?

În realitate, este o curiozitate care i-a fascinat deja pe mulţi cercetători înaintea lui. Primele imagini ale picăturii care cade în apă se datorează lui Arthur Worthington, om de ştiinţă din SUA şi autor al studiului de pionierat numit "Study of Splashes", publicat în 1908. De atunci, au fost realizate diverse studii despre mecanica fluidelor care este ascunsă în spatele unui robinet care pierde apă.

Astăzi ştim că atunci când picătura atinge suprafaţa apei, aceasta determină formarea unei cavităţi. Un gol care se retrage brusc datorită tensiunii superficiale, adică forţa coezivă care se exercită între moleculele de suprafaţă ale unui lichid şi care determină ca acestea din urmă să se comporte ca o membrană elastică. Deoarece acest lucru se întâmplă foarte repede, o mică bulă de aer rămâne prinsă sub apă. Deci, dacă fizica nu mai avea alte secrete, ceea ce lipsea era un studiu ştiinţific care să stabilească sursa sunetului pic.

Agarwal a decis să rezolve problema cu ajutorul colegului său, Peter Jordan, şi al unui experiment realizat cu o cameră video de mare viteză, un microfon şi un hidrofon (un microfon care funcţionează sub apă). În timpul cercetării, aceste instrumente au avut sarcina să înregistreze sunetul unei picături care cade în apă. Experimentul a fost repetat până când s-a ajuns la rezultatul care a negat orice alte ipoteze anterioare, potrivit cărora baza zgomotului ar fi putut fi: doar impactul picăturii cu apa, vibraţia cavităţii, sau undele sonore subacvatice.

Conform rezultatelor analizei, dimpotrivă, niciuna dintre cele de mai sus nu produce sunetul pe care îl auzim. În schimb, cea care dă voce acelui pic enervant, este micuţa bulă de aer prinsă în apă. Dar pentru ca acest pic să fie semnificativ, nu este suficient doar să existe: bula de aer trebuie să se afle aproape de fundul cavităţii cauzate de impactul picăturii. Numai în acest mod produce oscilaţii pe suprafaţa apei şi determină unde sonore.

Odată ce a fost descoperit misterul, oamenii de ştiinţă s-au gândit, de asemenea, cum să facem să ne protejăm urechile şi nervii. Şi au propus o soluţie, pe cât de trivială pe atât de eficientă. De fapt, este suficient să schimbăm tensiunea superficială a apei - adăugând, de exemplu, puţin săpun lichid - pentru a spune adio supărătorului pic-pic.

Articol ştiinţific de referinţă: The Sound Produced by a Dripping Tap is Driven by Resonant Oscillations of an Entrapped Air Bubble