Za list, kap kiše koja pada po masi je ekvivalentna lopti za kuglanje koja pada na osobu — pa kako list preživi? Novo istraživanje razjašnjava uticaj kapi kiše i fizičku dinamiku koja pomaže lišću da reaguje, sa potencijalnim primenama za poljoprivredu i žetvu obnovljive energije.
U radu, „Rezonance and Damping in Drop-Cantilever Interactions“, objavljenom u Phisical Reviev Fluids, istraživači koriste fotografije velike brzine da bi uhvatili i analizirali uticaj kapljice vode koja udari u plastičnu gredu, mereći obe vibracije zraka kao kao i deformacije kapi kao odgovor na udar.
Viši autor Sunghvan Jung, profesor biološkog i ekološkog inženjerstva na Fakultetu za poljoprivredu i prirodne nauke, uporedio je gredu sa odskočnom daskom.
Nakon što pad udari, „daska se spušta, kap se izdužuje prema gore“, rekao je. „A kada daska ide gore, pad se gura nadole. Kreću se na suprotne načine, što izaziva snažan efekat prigušenja, manje vibracija, a to je korisno za biljku.“
Studija se takođe bavi neobjašnjivim odstupanjem od modela, onim koje su drugi istraživači dokumentovali, ali nisu razumeli: kada je snop određene dužine, kapljica vode se deformiše i pomera više, a oscilacija snopa se brže usporava.
„Ovo neslaganje se stalno pojavljivalo na svakom grafikonu“, rekla je vodeći autor Kristal Fauler, doktorant iz oblasti biološkog inženjerstva. „Otkrili smo da kada se prirodna frekvencija zraka uskladi sa prirodnom frekvencijom kapljice, kapljica se kreće mnogo više.“
Kako se pad talasa brže, rekao je Fauler, primetili su velike vrednosti prigušenja ili brže smanjenje vibracije snopa. Za biljke, smanjenje vibracija ili brzi oporavak nakon udara može značiti manje stresa i duži životni vek.
Istraživanje bi moglo pomoći naučnicima da shvate kako kiša teče kroz krošnje šume ili kako se razvija morfologija biljke. Rad je takođe u skladu sa drugim projektima zasnovanim na biljkama u Jungovoj laboratoriji – razumevanje kako se spore raspršuju kišom i kako se vibracije biljaka mogu koristiti za merenje njihove hidratacije.
Druga primena je razvoj i poboljšanje tehnika sakupljanja obnovljive energije: snop bi se mogao zameniti piezoelektričnim materijalom — onim koji proizvodi energiju kada se primeni pritisak — koji bi mogao da generiše električnu energiju kada ga udari kiša.
„Sa ovim materijalom, vibracija stvara energiju“, rekao je Jung. „Možete zamisliti toranj sa ovim gredama, onaj koji izgleda veoma prirodno, ali takođe sakuplja energiju od kiše.
Rad je prva publikacija za Faulera, koji je građanin Navaho nacije i odrastao je u biljkama i baštama. „To je tačka otkrivanja nečeg novog“, rekla je ona. „Rano sam shvatio da volim da otkrivam stvari i pustim svoju radoznalost, a biološki inženjering pruža način razumevanja sveta.
