Wat maakt druppels krachtiger dan een straal?

Ik spoel mijn bakje yoghurt schoon onder de koude kraan. Dat probeer ik zonder borstel te doen (gewoon "spelen", ook wel bekend als experimenteren).

Als ik een dun straaltje uit de kraan laat komen, duurt het een bepaalde tijd om het bakje schoon te spoelen.

Als ik *minder* water uit de kraan laat komen, zodat de straal opbreekt in druppeltjes, kost het *minder* tijd om het bakje schoon te spoelen.

Hoe kan dat?

Weet jij het antwoord?

/2500

Met 1 straal krijg je een soort van evenwicht, dus je duwt het vuil in een bepaalde richting, wat dan aan de onderkant vast blijft plakken. Met losse druppeltje gaat het vuil steeds heen (door de druppel) en terug (door de veerkracht, onderkant zit nog vast) en zo wrik je het los. Vergelijk met een paaltje wat je uit de grond wil halen: als je steeds 1 kant op blijft duwen dan lukt dat bijna niet, tenzij je heel lang doorduwt met veel kracht, maar als je heen en weer trekt (wrikken dus), dan is het veel gemakkelijker.

Dat is veroorzaakt door het plotseling verbreken van de cohesie. Een druppel is een druppel omdat de (water)moleculen elkaar aantrekken. Dat genereert een oppervlaktespanning. Als nu zo'n druppel kapot valt op een oppervlak, krijg je een soort van mini-explosie, de druppel gaat op in vele kleinere druppeltjes. De kracht waarmee dat gebeurt (in alle richtingen tegelijk) maakt dat het vuil gemakkelijker wordt losgeslagen. Toegevoegd na 3 minuten: Ah, even cryo-reiniging erbij halen alleen omdat jij het bent: bij het reinigen van staaloppervlakken kan je zandstralen, maar beter is nog het stralen met pellets droogijs. De kleine korrels CO2 slaan kapot op het te reinigen oppervlak, en de CO2 'explodeert' van vast naar gasvormig, waarmee het vuil gemakkelijker loskomt.

Aanvullend op wat dvr zegt, denk ik ook hier aan: de continue straal houdt opspatten van eerder uit de kraan gekomen water tegen. Tevens lijkt het mij dat het water (daardoor?) vnl. naar één bepaalde kant toe loopt met name als je als 't bakje stil zou houden. Je moet dan dus heel veel meer met je bakje bewegen om hetzelfde effect te krijgen. Bij druppels heb je meer effect van de chaos-theorie: bij elke drup kan de drup meer kanten opschieten, door kleine invloeden zoals met name achtergebleven delen van vorige waterdruppels (die steeds zullen variëren, in tegenstelling wat je bij een continue straal ziet - of althans minder). En als 't meerdere kanten opspettert i.p.v. dat het slechts vnl. één kant op stroomt, wordt 't sneller schoon bij het spetteren - omdat de spetters gemiddeld meer locaties per seconde bereiken.

Stel je staat in een klein beekje, dat langzaam stroomt, je kunt er gewoon in staan, omdat er amper water door heen stroomt. Het beekje loopt naar een kleinwatervalletje, maar als je daar onder gaat staan, dan klettert dat zelfde water met geweld boven op je. Alle energie uit het stromende water, gaat in het watervalletje, schoksgewijs naar beneden, zo ook uit je kraan. Het is als een hamer die een spijker in een balk slaat, alle energie van de beweging wordt samengepropt in de klap van de hamer, ofwel een voorwaardsgerichte energie, richting de spijker, wordt gebundeld tot een moment, terwijl de energie zelf niet verandert.

Dat komt door de vorm en de cohesie van het druppeltje water. Door de cohesie is een klein druppeltje water moeilijk uit een te slaan. Daardoor gedraagt het zich min of meer al een fietskogeltje. Als de druppel of fietskogeltje tegen een vlak lichaam botst is het eerste contact een puntbelasting. Met puntbelasting bedoel ik dat het oppervlak wat tegen het vlakke lichaam aanbotste miniem klein is, waardoor de druk enorm groot wordt. Want is druk niet gewicht/oppervlakte? Als het oppervlak oneindig klein is, zal de druk oneindig groot zijn. Door deze hoge druk (puntbelasting) dringt het druppeltje sneller en dieper door in het relatief zachte laagje yoghurt en zal dit laagje dus sneller afgebroken worden. Veel betekent dus niet altijd goed, maar dat wisten we natuurlijk al.

Het is het verbreken van oppervlaktespanning die samen met de niet samendrukbaarheid van het water dat de valenergie optimaal benut wordt , wat bij een kleine waterstraal niet het geval is. De yoghurt wordt dus letterlijk uit elkaar gespat. Zou de straal krachtiger zijn dan wint deze het, een hogedrukreiniger en superhogedruk watersnijder bewijzen dit. De laatstgenoemde snijdt moeiteloos het hardste staal doormidden.

Stel zelf een vraag

Ben je op zoek naar het antwoord die ene vraag die je misschien al tijden achtervolgt?

/100