印象派物理学から見たフォームと気泡の動力学

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これまで、厚みがミリメートル程度の擬2次元セル(ヘレショウセル)中での液滴やバブル、そして液体薄膜の動力学について調べてきた。昨年に引き続き、鉛直に置いたヘレショウセル中に粘性液体を満たしてバブルや液滴を注入した時のバブル・液滴の動力学を詳細に調べ、論文としてまとめた。この運動は重力と粘性力のつり合いによって決まり、一定の上昇(下降)速度が得られる。この研究により、擬2次元に閉じ込められた領域であるヘレショウセル中でのバブル・液滴にかかる抵抗則が明らかとなった。これは3次元の場合にはストークスの法則としてよく知られているもので、我々の擬2次元での結果は、それとは異なる新しいものである。更に、グリセリンとオリーブオイルを満たしたヘレショウセル中にグリセリンの滴を落とした時に形成されるオリーブオイルの薄膜の破裂現象について、スケーリングによる理論と実験の両面から明らかにし、論文として発表した。この運動は界面張力と粘性力のつり合いによって決まっている。これまでに様々な破裂現象が報告されてきたが、破裂が一定速度で起こる場合には破裂先端に破裂した部分の液体が集まることによって隆起が見られることが常識であった。またこの隆起が見られない例外的な場合には、一定速度ではなく、速度が時間により変化することが知られていた。しかし、我々の実験では、隆起が見られないにも関わらず、破裂は一定速度で起こっていることが明らかになった。この新しいタイプのシンプルな破裂法則は、擬2次元に閉じ込めたことにより対称性が破れた結果と解釈できる。