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水滴が落下するときの、ポチャンという音の発生メカニズムが解明された

水面に水滴が落下するとき、ポチャンと音がします。あの独特な音がどのようなメカニズムで発生するのか、実はわかっていませんでした。

イギリスケンブリッジ大学の研究者らが、この水音の謎に取り組みました。音が発生するのは一瞬の出来事ですので、水面を観察していてもなかなか音が出る仕組みはわかりませんでした。そこで研究者らは1秒間に3万コマの撮影ができるハイスピードカメラで音が出る未渦の表面がどのようになっているのかを撮影しました。また、録音装置も水面の上と水中に1台ずつ設置して録音を行い、カメラの画像と録音した音源の時刻を正確に一致させて解析を行いました。

上から降ってきた水滴が下にある水の表面に衝突するとその衝撃で水の表面にへこみができます。このへこみはきれいな半球状をしています。驚いたことに、この時点で録音装置には、音は録音されていませんでした。つまり、あの音は水と水が衝突して音ではなかったのです。

次の瞬間、水面にできた半球状のへこみは、さらに水中に向かって、空気でできた水滴のように垂れ下がりました。音はまだ聞こえません。さらに、次の瞬間、水中に垂れ下がった空気のしずくが、半球状のへこみから切り離され、水の中に浮かぶ空気の泡になりました。この瞬間に、ぽちゃん、と音がすることがわかりました。

つまり、水面に水滴が落下した勢いで、水中に空気の泡ができるのですが、この泡ができた瞬間に、水面が振動し音が発生していたのです。ハイスピードカメラの実現によって、たとえば風船が割れる瞬間など、これまで見るこいとができなかった一瞬の出来事が写真撮影可能になりました。


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2018-11-21 : ヴォイニッチの科学書 : コメント : 0 :
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