Het geluid van druppelend water is afhankelijk van de context - als druppels van een klif in een koele, schaduwrijke poel vallen, denken we misschien dat het geluid mooi is. Als ze de hele nacht uit de kraan in de gootsteen druppelen, denken we misschien dat het plinkgeluid door de natuur is ontworpen als een vorm van marteling. In beide gevallen is één ding zeker: het geluid van druppelend water is onderscheidend, en nu, meldt Sarah Gibbens bij National Geographic, hebben nieuwsgierige wetenschappers ontdekt waarom.
In 2016 bezocht ingenieur Anurag Agarwal van de Universiteit van Cambridge een vriend in Brazilië tijdens het regenseizoen. Water druppelde van een scheur in het dak naar een emmer eronder, de hele nacht lang plinkend. Die irritante, slapeloze nacht deed Agarwal zich afvragen hoe de druppels dat specifieke geluid produceren. Als het net was gemaakt door een waterdruppel die op het oppervlak van het water in de emmer sloeg, redeneerde hij, zou het veel zwaarder zijn. Er was nog iets anders aan de hand, dacht hij.
Dus toen hij thuiskwam, besloot hij het te onderzoeken. George Dvorsky bij Gizmodo meldt dat hij niet de eerste was die geïntrigeerd was door de plink . Al in 1908 nam een wetenschapper genaamd Arthur Worthington foto's van druppelinslagen. In de afgelopen eeuw zijn wetenschappers de fysica achter vloeistofdruppeltjes blijven analyseren, omdat het begrijpen van de vloeistofdynamica van druppeltjes gebruikt wordt in zaken als printen en het verbeteren van verbrandingsmotoren. Onderzoekers hebben de afgelopen eeuw ook geprobeerd om erachter te komen hoe het plink geluid wordt geproduceerd. Hoewel er veel hypothesen zijn, had niemand het kunnen achterhalen.
Agarwal besloot een foto te maken met een ultrasnelle camera en microfoons boven en onder het wateroppervlak. Daardoor kon het team precies kijken en horen wat er gebeurde en het geluid herleiden naar zijn oorsprong.
"Er is veel werk verzet aan de fysieke mechanica van een druppelende kraan, maar er is niet veel gedaan aan het geluid", zegt Agarwal in een persbericht. "Maar dankzij moderne video- en audiotechnologie kunnen we eindelijk precies achterhalen waar het geluid vandaan komt, wat ons kan helpen het te stoppen."
Dus wat is er aan de hand? Het is een beetje ingewikkeld, maar Gibbens legt uit dat wanneer de waterdruppel het oppervlak van het water raakt, het geen geluid maakt. In plaats daarvan creëert het een kleine holte in het wateroppervlak met een kleine kolom met water die in het midden omhoog komt, het klassieke beeld van een waterdruppel. Het creëren van die waterkolom produceert ook een kleine bubbel onder de waterkolom die 5000 keer per seconde oscilleert. Die stuiterende bel zorgt er vervolgens voor dat het water onder de holte ook oscilleert. Dat is wat de hoorbare plink produceert. Het gebeurt allemaal binnen ongeveer 35 milliseconden. “Met behulp van hogesnelheidscamera's en zeer gevoelige microfoons konden we de oscillatie van de luchtbel voor het eerst direct waarnemen, waaruit bleek dat de luchtbel de belangrijkste drijfveer is voor zowel het onderwatergeluid als de kenmerkende plink in de lucht 'geluid', zegt co-auteur Sam Phillips, ook uit Cambridge, in de release.
Hoewel de studie een van de kleine mysteries van het leven oplost, zou het volgens de release enkele praktische toepassingen kunnen hebben. De informatie kan worden gebruikt om nieuwe manieren te vinden om regenval te meten of om plinkgeluiden te maken voor films en videogames, wat verrassend moeilijk blijkt. Dvorsky meldt dat het ook een oplossing biedt als een druppelende kraan of een lekkend plafond je gek maakt - voeg een beetje zeep toe aan de container die het water opvangt. Het zal de oppervlaktespanning verstoren, de fysica veranderen en de plooi elimineren.
Het onderzoek verschijnt in het tijdschrift Scientific Reports .
