11671

Про каплю...

По молодости много чем увлекался, мастерил руками, ставил физические (и не только) опыты - ну, в общем, осваивал окружающий мир. И как-то, в институтские годы, пришла мысль обуздать каплю.  А так как в числе увлечений была и фотография, то обуздание виделось в виде съёмки процесса падения капли в воду.


Навернуть промежуточные кольца под объектив, чтобы снимать каплю крупно, с малого расстояния, было несложно (фотоаппарат "Зенит"). Реконструировать фотовспышку, чтобы давала импульс небольшой мощности, но очень короткий, тоже не вызвало осложнений. Соорудил капельницу, поставил ванночку и начал "на глаз" ловить момент падения капли. Проявив две отснятые плёнки лишь на двух кадрах увидел каплю, как таковую, но воды она не касалась... В общем, в таком исполнении идея не реализовывалась. И тогда я сел за разработку-изготовление специального аппарата - капля прерывала луч света, с этого момента аппарат отсчитывал задаваемое вручную время задержки, после которого подавал импульс на поджиг вспышки. И вот когда аппарат заработал, дело пошло! Падение каждой капли сопровождалось вспышкой. Глазом было отлично видно фазу падения капли - вручную подгонял время задержки, снимал кадр очередного падения. Добавлял время - ещё кадр. И так далее. Оказалось, что повторяемость кадров в одной фазе падения (с одной задержкой) очень хорошая - конкретная форма "неровностей" и брызг, конечно, разная, но общая форма очень стабильна. В результате хронологически выстроенная подборка выглядит, как кадры съёмки падения одной капли. Ниже результат, собранный в одно фото.

Про каплю... Вода, Капли, Фотография, Макросъемка, Физика, Длиннопост

Прошли "плёночные" времена, поменялась техника и как-то вспомнилась та старая затея. Решил это дело повторить на новом уровне. Старого прибора уже не было (разобрал), сделал новый, намного проще - оказалось, этого более, чем достаточно. Вспышку переделывать уже не пришлось - современные позволяют штатно выставить нужный режим импульса света. Объектив тоже современный, для макросъёмки. Первые технически пробы прошли вполне удачно - всё корректно работало.

Про каплю... Вода, Капли, Фотография, Макросъемка, Физика, Длиннопост

Дальше начал придумывать, как бы это дело разнообразить. Вот, что в итоге получалось.

Про каплю... Вода, Капли, Фотография, Макросъемка, Физика, Длиннопост
Про каплю... Вода, Капли, Фотография, Макросъемка, Физика, Длиннопост

Когда капля падает в воду, то она пробивает там сферическое углубление, которое потом схлопывается. При схлопывании получается кумулятивный эффект, в результате чего вверх выбрасывается столбик воды. На кадре ниже снята это самое сферическое углубления, вид сверху).

Про каплю... Вода, Капли, Фотография, Макросъемка, Физика, Длиннопост

Далее более художественные варианты за счёт разноцветной подсветки.

Про каплю... Вода, Капли, Фотография, Макросъемка, Физика, Длиннопост
Про каплю... Вода, Капли, Фотография, Макросъемка, Физика, Длиннопост
Про каплю... Вода, Капли, Фотография, Макросъемка, Физика, Длиннопост

А тут - падение на твёрдую поверхность...

Про каплю... Вода, Капли, Фотография, Макросъемка, Физика, Длиннопост
Про каплю... Вода, Капли, Фотография, Макросъемка, Физика, Длиннопост
Про каплю... Вода, Капли, Фотография, Макросъемка, Физика, Длиннопост

А вот тут падение капли на тонкий слой воды - неплохо получилось:

Про каплю... Вода, Капли, Фотография, Макросъемка, Физика, Длиннопост

А потом ещё возникла мысль снять процесс, когда падающая капля разрезается тонкой (0,1 мм) проволокой. Для большей эффектности при съёмке добавлена цветная небольшая (оранжевая) подсветка. Кадры собраны в линейку, поэтому тут они выглядят мелко, лучше посмотреть непосредственно на сайте: http://foto-tula.ru/picview.php?num=53782

Про каплю... Вода, Капли, Фотография, Макросъемка, Физика, Длиннопост

Пара кадров из этой подборки крупно:

Про каплю... Вода, Капли, Фотография, Макросъемка, Физика, Длиннопост
Про каплю... Вода, Капли, Фотография, Макросъемка, Физика, Длиннопост

Найдены возможные дубликаты

Вы смотрите срез комментариев. Показать все
+29

Видел как минимум 3 научных статьи, которые базировались на похожих фотографиях. Кстати разрезание струной очень интересное в плане происходящих эффектов. Например откуда "волны на поверхности"

раскрыть ветку 20
+17

Таких статей сейчас сотни: в процессах падения капли спрятана масса всяких интересных эффектов, которые проявляются в зависимости от кучи факторов (жидкости, из которой состоит капля, смачиваемости поверхности, глубины жидкого слоя, куда падает капля, скорости и размера капли...) Ко всему прочему какие-то эффекты можно смоделировать на компе довольно легко, а над какими-то придётся помучиться.

Сама пару статей на эту тему писала :)


А волны при разрезании капли возникают из-за поверхностного натяжения и имеющегося импульса половинок капли?

раскрыть ветку 16
+23

Да, капля на приличной скорости встречается с препятствием, начинается динамическое взаимодействие - кинетическая энергия стремится раскидать воду по сторонам, а поверхностное натяжение стремится стянуть её обратно в шарик (два шарика в данном случае).

Капли вообще очень склонны к колебаниям. Вот на кадре видно (по волнообразным следам), как вибрирует форма мелких капель при разлёте после сильного удара исходной капли о твёрдую поверхность (это весенняя капель, съёмка без вспышки, время экспозиции 20 миллисекунд)


То, что статей много - это понятно. Но ведь когда сам достигаешь чего-то - это очень интересно!

Иллюстрация к комментарию
раскрыть ветку 1
+1

а можете что-нибудь интересное для примера скинуть? пару статей? или ресурс, где можно найти DOI таких и похожих. Спасибо!)

раскрыть ветку 4
+1

Ты изучала гидроаэродинамику?

раскрыть ветку 1
0

Ясно откуда энергия, но почему там возникают именно такие колебания, а не просто нагрев и почему они скажем имеют такой размер. У меня есть подозрение, что тут участвуют колебания струны и волны поменяются, если изменить длину струны.
Скажу сразу, я не знаю правильного ответа

раскрыть ветку 6
0
Откуда?
раскрыть ветку 1
0

Понятия не имею) Поэтому и интересно

-2
оттуда
Вы смотрите срез комментариев. Чтобы написать комментарий, перейдите к общему списку
Похожие посты
Возможно, вас заинтересуют другие посты по тегам: