ชวนดูศิลปะวิทยาศาสตร์ของไหล สวยตะลึงและเปิดมุมมองวิทย์ที่หลายคนมองข้าม

พูดถึงวิทยาศาสตร์ เราอาจจะนึกถึงศาสตร์ที่วิชาการเข้มข้น และหลายเรื่องยากที่จะเข้าใจ แต่นี่คืออีกมุมของวิทยาศาสตร์ กับการประกวดวิดีโอและภาพถ่ายเกี่ยวกับพลศาสตร์ของไหล (Fluid Dynamics) จัดโดยสมาคมกายภาพแห่งอเมริกัน (American Physical Society) ซึ่งเป็นอีกด้านที่หลายคนอาจไม่เคยเห็น และสวยงามมาก ๆ 

Dynamics of Frost Propagation หรือ พลศาสตร์การแพร่กระจายของน้ำแข็ง

วิดีโอนี้คือขั้นตอนที่อากาศเกิดการควบแน่นจนกลายเป็นน้ำแข็ง เริ่มจากฟองอากาศบนพื้นผิวอันหนาวเย็นในสภาพแวดล้อมที่อับชื้น ก่อนจะรวมตัวกันจนเป็นฟองอากาศที่ใหญ่ขึ้น จากนั้นนักวิทยาศาสตร์ได้ให้อุณหภูมิที่ -20 องศา และสังเกตการเปลี่ยนแปลงภายใต้กล้องอินฟาเรด หยดน้ำก็จะค่อย ๆ แข็งตัว จนกระทั่งกลายเป็นน้ำแข็ง ก่อนจะแพร่การแข็งตัวไปยังรอบข้างในลักษณะของวงแหวน

Liquid Lace หรือ ลูกไม้เหลว 

วิดีโอนี้เป็นการทำงานของเครื่องพิมพ์ 3 มิติ ซึ่งมันจะอัดโพลิเมอร์ร้อนมาก ๆ จนโพลิเมอร์มีลักษณะหนืด และสามารถฉีดออกมาเป็นม้วนหรือขดได้ เมื่อมันถูกฉีดออกมาก็จะค่อย ๆ เย็นตัวลง โดยจะสังเกตเห็นได้ตามสีในวิดีโอ และหลังจากนั้นเราก็จะค่อย ๆ เห็นว่าโพลิเมอร์ที่ผ่านการอัดขึ้นรูปอย่างระมัดระวังสามารถสร้างแพทเทิร์นแบบลูกไม้ ซึ่งเป็นที่มาของชื่อวิดีโอนั่นเอง นอกจากนี้ตัวโพลิเมอร์ร้อนยังสามารถปรับคุณสมบัติการยืดได้ ซึ่งสร้างรูปแบบที่แตกต่างกันให้กับผลลัพธ์ที่ได้ตามวิดีโอ

Visualization and Feature Tracking of the Atomization of Impinging Jets หรือ การแสดงภาพและการติดตามการเกิดละอองของเจ็ตไหลปะทะ

วิดีโอสุดท้ายคือการแสดงภาพและการติดตามการเกิดละอองของเจ็ตไหลปะทะ ตัวอย่างที่ใช้เทคนิคการขับเคลื่อนแบบนี้ก็คือเครื่องยนต์ร็อกเก็ตไดน์ เอฟ วัน (Rocketdyne F-1) ที่ใช้ในจรวดดวงจันทร์แซตเทิร์น ไฟว์ (Saturn V) โดยการทำงานของมันก็คือจะมีหัวฉีด 2 หัวที่พ่นไอพ่นเชื้อเพลิงออกมาเป็นละออง เมื่อไอพ่นที่ถูกฉีดออกมาเข้าปะทะกัน ละอองจะถูกเหวี่ยงออกเป็นหลายลักษณะ ทั้งแผ่นของเหลว เส้น และฉีกออกเป็นหยด 

การแสดงภาพนี้เป็นภาพสโลว์โมชั่นจากวิดีโอที่มีความเร็ว 20,000 เฟรมต่อวินาที ที่ความเร็วชัตเตอร์ 1/100,000 วินาที ซึ่งเราก็สามารถนำข้อมูลนี้ไปเป็นแนวทางศึกษาเพิ่มเติมเกี่ยวกับการกระแทกของอะตอมของไอพ่นเพื่อให้มีความเข้าใจเกี่ยวกับกลไกที่สำคัญมากขึ้น

เชื่อว่าวิดีโอเหล่านี้ก็ได้เปิดมุมมองใหม่ ๆ และเผยการทำงานเล็ก ๆ ในธรรมชาติที่เรามองข้ามไป และทำให้เราสังเกตสิ่งรอบข้างได้อย่างละเอียดมากขึ้น

ที่มาข้อมูล NewAtlas

ที่มารูปภาพ APS