Bootje plakt onderaan zwevende vloeistof (video)

Het onderzoek is gepubliceerd in Nature.

De wetenschappers van de Parijse hogeschool voor Industriële Fysica en Chemie waren ‘een beetje aan het spelen met trillingen’ toen het merkwaardige fenomeen zich voordeed. Onderzoeker Emmanuel Fort: "Het kan echter wel praktische implicaties hebben, voor het verwerken van mineralen of het scheiden van afval en verontreinigende stoffen uit water en andere vloeistoffen."

De wetenschap wist al dat de juiste soort trillingen bellen in vloeistoffen naar beneden kunnen laten storten, terwijl de zware deeltjes naar de oppervlakte drijven die normaal gesproken zouden neerslaan. Een ander vreemd effect van trillingen is dat een vloeistoflaag in de lucht kan zweven, mits deze zich in een gesloten container bevindt. De verklaring ligt in het vermogen van trillingen om instabiele systemen te stabiliseren.

Als een container met een vloeibare vloeistof snel wordt omgedraaid, valt de vloeistof op de bodem. De vloeistof valt echter niet in één keer naar beneden. In plaats daarvan vormen zich eerst druppeltjes aan de onderkant van de vloeistof, waarna de rest van de vloeistof instort. Maar zet de container op een trilplaat en de vloeistof kan zich heel anders gedragen. Verticaal schudden met de juiste frequentie voorkomt de vorming van druppels. Zonder hen blijft de vloeistof omhoog: in plaats van te vallen, rust het op het luchtkussen.

Zoveel was al bekend. Wat Fort en zijn collega’s lieten zien, was dat objecten een ‘antizwaartekracht’-effect kunnen ervaren waardoor ze aan de onderkant van de zwevende vloeistof blijven drijven. Ze demonstreren dit met kleine speelgoedbootjes die in zwevende lagen glycerol en siliconenolie drijven.

Een aantal krachten houdt de boten op hun plaats. De eerste komt van luchtdruk, die wordt verhoogd door het gewicht van de vloeistof en de boot het water in duwt. Maar de vloeistof duwt op de boot  een kracht die hoger in de laag afneemt. En de zwaartekracht trekt de boot naar beneden. Het zorgt allemaal voor een delicaat evenwicht dat elk moment uit elkaar kan vallen, ware het niet door de trillingen. "Als je de boot in de lucht laat zakken, zal hij vallen en als je hem omhoog beweegt, gaat hij omhoog. De  truc is niet alleen om de situatie überhaupt mogelijk te maken, maar ook om het evenwicht te stabiliseren", aldusFort.