Hod po vodi

Hod po vodi: fizika supervodoodbojnosti

U protekloj sedmici Prirodno-matematički fakultet ugostio je prof.dr. Ivicu Avianija sa Instituta za fiziku u Zagrebu i mr. Natašu Erceg sa Sveučilišta u Rijeci. Tom prilikom su naši uvaženi gosti za studente Prirodno-matematičkog fakulteta, te nastavnike osnovnih i srednjih škola Kantona Sarajevo održali popularno predavanje na temu „Hod na vodi: fizika supervodoodbojnosti“.

U gotovo ispunjenom amfiteatru "Branko Galeb" Odsjeka za fiziku auditorij je u ugodnoj atmosferi mogao uživati u velikom broju zanimljivih video-klipova i kreativnih demonstracionih ogleda, na osnovu kojih su predavači s naučnog aspekta nastojali proanalizirati mogućnosti ostvarivanja vječnog ljudskog sna o hodanju po vodi.

U uvodnom dijelu, predavači su serijom video-klipova publiku potaknuli na inicijalno fizikalno promišljanje o pomenutom fenomenu. Pri tome su s aspekta nauke razmotreni trikovi iluzionista koje se odnose na stvaranje privida hodanja po vodi. U nastavku je pomoću upečatljivih ilustracija auditoriju skrenuta pažnja da je ono što je za čovjeka još uvijek samo san, u životinjskom svijetu često i realnost. Zbog fizikalnog promišljanja o prethodno opisanim pojavama predavači su uveli pojam supervodoodbojnosti, te su živopisnim primjerima nastojali pomenuti pojam približiti publici. U tu svrhu istaknuto je npr. da su „zbog supervodoodbojnosti kapljice vode na listu lotosa/raštike kuglice koje ne prianjaju za plohu nego se slobodno kotrljaju po njoj; kotrljanjem sakupljaju prašinu s površine i tako je čiste.”

Radi potpunijeg sagledavanja problematike supervodoodbojnosti, predavači su zatim pristupili izvođenju niza zanimljivih, često i kontraintuitivnih, demonstracionih ogleda. Pri tome su se eksperimentalnim putem tražili odgovori na sljedeća pitanja: „Zašto novčić od aluminijuma pliva?“, „Postoji li napeta površina i s donje strane?“, „Možemo li razbiti površinu vode?“. Osim toga, demonstriran je i „čamac na alkohol“, kao i efekti sila kojima tijela međudjeluju kada se nađu na slobodnoj površini tečnosti.

U nastavku je, uz korištenje efektivnih računarskih animacija, pojam površinskog napona detaljno objašnjen s aspekta molekularne fizike. Pri tome je zaključeno da površinski napon nastaje jer je „površinski sloj tečnosti rjeđi od njene unutrašnjosti. Zbog toga molekule nisu na ravnotežnim udaljenostima, nego su međusobno udaljenije, pa menu njima djeluju privlačne sile s težnjom da smanje razmak molekula. Ove privlačne sile stvaraju površinsku napetost.

Zatim je istaknuto da je pojava supervodoodbojnosti „s jedne strane posljedica površinske napetosti vode, a s druge strane posljedica nanometarske i mikrometarske strukture površine. Mikro i nano strukture i neravnine na površini znatno utječu na svojstva močenja. One mogu potpuno promijeniti svojstva površine tako da površine postanu supervodoodbojne.”

Najzad, su demonstrirani i primjeri kućne nanotehnologije”. Pri tome je pokazano da voda ne moči načađenu kašiku, tj. da je ista supervodoodbojna, jer je uslijed nanesene čađi postala neravna na mikrometarskoj i nanometarskoj ljestvici. Osim toga, ukazano je na činjenicu da se načađena metalna ploha u vodi može ponašati poput ravnog ogledala – voda ne prodire do čađe nego se zadržava na njenim šiljcima, a ispod nje ostaje tanak sloj zraka. Na toj granici, između vode i zraka, dolazi do potpune refleksije svjetlosti pa se začađena ploha ponaša poput ogledala.”

Predavanje je zasnovano na radu kojeg možete pogledati ovdje.