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液滴懸浮於移動表面現象之探討 Taiwan
液體無固定形狀且往下流。我們偶然得知液滴能在移動表面上維持球型並懸浮數分鐘,故設計實驗探討物理機制。設計出能高速旋轉且維持穩定的滾筒,是首要克服的關鍵;而為了解液滴轉動行為,我們學會操作粒子圖像測速法。此研究控制參數包括滾筒轉速、液滴半徑及種類,除了指出過去文獻未討論的重要細節,並嘗試建立解釋此運動行為的物理模型及推導方程式,得到簡單的解析解和物理圖像。 實驗上,相較在靜止液面只懸浮0.27秒,矽油滴在穩定移動表面可懸浮數分鐘,此可用文獻中的「空氣墊現象」解釋。移動表面上穩定懸浮的液滴,傾斜角θ與滾筒切線速度v及液滴半徑r的-2次方呈正比,實驗數據與我們的預測皆相符。液體種類影響懸浮的最低轉速,液滴受的交互作用力也因液體種類而異。未來將分析液滴晃動程度、可保持懸浮的速度區間與液滴半徑之關係。