Le gocce d'acqua galleggiano in una padella calda a causa del cosiddetto effetto Leidenfrost. Ora, i fisici hanno scoperto una variazione:l'effetto elastico Leidenfrost. Spiega perché le palline di idrogel saltano su una piastra calda emettendo suoni acuti. Hanno pubblicato i risultati del loro studio in Fisica della natura .

La maggior parte delle volte, la ricerca nasce attraverso il graduale avanzamento della scienza. Ma a volte, i progetti di ricerca emergono da un improvviso colpo di curiosità. Il fisico Scott Waitukaitis (Università di Leiden / AMOLF) si è imbattuto in un video di YouTube di palline di idrogel che rimbalzano su una piastra calda ed è stato così ispirato che ha deciso di scrivere una proposta di sovvenzione NWO Veni per esplorare il fenomeno.

Effetto Leidenfrost

La danza delle gocce d'acqua in una padella è un fenomeno ben noto chiamato effetto Leidenfrost. Le calde parti inferiori delle goccioline vaporizzano così rapidamente che galleggiano su un cuscino di vapore. In stridente contrasto, le sfere di idrogel mostrano un movimento di rimbalzo sostenuto. Cosa c'è di più, urlano mentre rimbalzano. Perché e come lo fanno? Waitukaitis e il leader del gruppo Martin van Hecke (Leiden University / AMOLF) hanno scoperto che un effetto sconosciuto è alla base del rimbalzo e delle urla:l'effetto elastico di Leidenfrost, che descrivono in una pubblicazione in Fisica della natura .

Leidenfrost elastico

Le sfere di idrogel sono sfere elastiche che sono per lo più (98 percento) acqua:non c'è un guscio. Quando toccano la piastra calda, una piccola quantità di acqua vaporizza, come accade con le normali gocce d'acqua. Utilizzando la videografia ad alta velocità per esaminare il processo di vaporizzazione all'interfaccia tra la sfera e la superficie calda, Waitukaitis ha scoperto che il vapore rilasciato interagisce con la sfera soffice per creare rapide oscillazioni di pressione e deformazione. Il movimento che segue inietta energia nella sfera, portando a un rimbalzo prolungato. "Queste oscillazioni avvengono rapidamente, ad una frequenza di qualche migliaio di cicli al secondo, causando i suoni acuti, "dice Waitukaitis.

Motore morbido

Questo fenomeno può sembrare banale, ma Waitukaitis e colleghi sostengono che porta alla luce un concetto utile. "Effettivamente, la sfera agisce come un motore nel modo in cui sfrutta l'energia dalla superficie, " dice. "Cosa c'è di incredibile, però, è che tutti i componenti di un motore, come il carburante, il meccanismo a pistone, e l'uscita meccanica, sono incorporati in una singola sfera di idrogel."

Dato che il meccanismo richiede esplicitamente che l'oggetto sia squishy, i ricercatori lo chiamano un "motore morbido". L'idea potrebbe essere utile in altri campi, anche. "Si potrebbe trarre vantaggio da questa idea nella robotica morbida. Si potrebbe, Per esempio, fai passare una serie di fili attraverso i bracci di un robot idrogel e riscaldali dove vuoi che si muova."