Gli scienziati hanno risolto l'enigma dietro uno dei più riconoscibili, e fastidioso, suoni domestici:il rubinetto che gocciola. E soprattutto, hanno anche individuato una soluzione semplice per fermarlo, che la maggior parte di noi ha già nelle nostre cucine.

Utilizzando telecamere ad altissima velocità e moderne tecniche di acquisizione audio, i ricercatori, dell'Università di Cambridge, scoperto che il 'plink, il suono "plink" prodotto da una goccia d'acqua che colpisce una superficie liquida non è causato dalla goccia stessa, ma dall'oscillazione di una piccola bolla d'aria intrappolata sotto la superficie dell'acqua. La bolla costringe la superficie dell'acqua stessa a vibrare, agendo come un pistone per guidare il suono aereo.

Inoltre, i ricercatori hanno scoperto che cambiando la tensione superficiale della superficie, ad esempio aggiungendo detersivo per i piatti, può fermare il suono. I risultati sono pubblicati sulla rivista Rapporti scientifici .

Nonostante il fatto che gli esseri umani siano stati tenuti svegli per generazioni dal suono dell'acqua che gocciolava da un rubinetto o dal tetto che perdeva, la fonte esatta del suono non è stata conosciuta fino ad ora.

"Molto lavoro è stato fatto sulla meccanica fisica di un rubinetto che gocciola, ma non molto è stato fatto sul suono, " ha detto il dottor Anurag Agarwal del Dipartimento di Ingegneria di Cambridge, che ha condotto la ricerca. "Ma grazie alla moderna tecnologia video e audio, possiamo finalmente scoprire esattamente da dove proviene il suono, che può aiutarci a fermarlo."

Agarwal, che guida l'Acoustics Lab ed è membro dell'Emmanuel College, prima ha deciso di indagare su questo problema mentre era in visita da un amico che aveva una piccola perdita nel tetto di casa sua. La ricerca di Agarwal indaga l'acustica e l'aerodinamica del settore aerospaziale, elettrodomestici e applicazioni biomediche. "Mentre venivo tenuto sveglio dal rumore dell'acqua che cadeva in un secchio posto sotto la falla, Ho iniziato a pensare a questo problema, " ha detto. "Il giorno dopo ne ho discusso con il mio amico e un altro accademico in visita, e siamo rimasti tutti sorpresi dal fatto che nessuno avesse effettivamente risposto alla domanda su cosa causa il suono."

Lavorando con il Dr. Peter Jordan dell'Università di Poitiers, che ha trascorso un periodo a Cambridge grazie a una borsa di studio dell'Emmanuel College, e lo studente dell'ultimo anno Sam Phillips, Agarwal ha organizzato un esperimento per indagare sul problema. La loro configurazione utilizzava una telecamera ad altissima velocità, un microfono e un idrofono per registrare le gocce che cadono in un serbatoio d'acqua.

Le goccioline d'acqua sono fonte di curiosità scientifica da più di un secolo:le prime fotografie degli impatti delle gocce sono state pubblicate nel 1908, e da allora gli scienziati hanno cercato di capire la fonte del suono.

La meccanica dei fluidi di una goccia d'acqua che colpisce una superficie liquida è ben nota:quando la goccia colpisce la superficie, provoca la formazione di una cavità, che si ritrae rapidamente a causa della tensione superficiale del liquido, con conseguente aumento della colonna di liquido. Poiché la cavità si ritrae così velocemente dopo l'impatto della goccia, fa sì che una piccola bolla d'aria rimanga intrappolata sott'acqua.

Precedenti studi hanno ipotizzato che il suono "plink" sia causato dall'impatto stesso, la risonanza della cavità, o il campo sonoro subacqueo che si propaga attraverso la superficie dell'acqua, ma non sono stato in grado di confermarlo sperimentalmente.

Nel loro esperimento, i ricercatori di Cambridge hanno scoperto che in modo un po' controintuitivo, lo spruzzo iniziale, la formazione della cavità, e il getto di liquido sono tutti effettivamente silenziosi. La fonte del suono è la bolla d'aria intrappolata.

"Utilizzando telecamere ad alta velocità e microfoni ad alta sensibilità, abbiamo potuto osservare direttamente l'oscillazione della bolla d'aria per la prima volta, dimostrando che la bolla d'aria è il fattore chiave sia per il suono subacqueo, e il caratteristico suono "plink" aereo, " ha detto Phillips, che ora è un dottorato di ricerca. studente presso il Dipartimento di Ingegneria. "Però, il suono aereo non è semplicemente il campo sonoro subacqueo che si diffonde in superficie, come si pensava in precedenza».

Affinché il "plink" sia significativo, la bolla d'aria intrappolata deve essere vicina al fondo della cavità causata dall'impatto della caduta. La bolla quindi guida le oscillazioni della superficie dell'acqua sul fondo della cavità, agendo come un pistone che guida le onde sonore nell'aria. Questo è un meccanismo più efficiente mediante il quale la bolla subacquea guida il campo sonoro aereo di quanto precedentemente suggerito.

Secondo i ricercatori, mentre lo studio era puramente guidato dalla curiosità, i risultati potrebbero essere utilizzati per sviluppare modi più efficienti per misurare le precipitazioni o per sviluppare un suono sintetizzato convincente per le gocce d'acqua nei giochi o nei film, che non è stato ancora raggiunto.