Американські фізики розробили модель розпаду тонкої плівки рідини на окремі краплі, яка враховує залежність її прискорення від часу. Така плівка утворюється, наприклад, при зіткненні краплі рідини з твердою поверхнею. Запропоновані результати вдалося підтвердити експериментально за допомогою високошвидкісної зйомки розбризкування крапель різних рідин, пишуть вчені в статті в.
При контакті з поверхнею багато великих краплі рідини розпадаються на значно більш маленькі окремі крапельки. При цьому таке розбризкування може відбуватися не тільки після падіння краплі на поверхню з великою швидкістю, але і в більш спокійних умовах (наприклад, навіть якщо крапля просто лежить на поверхні іншого хімічного складу). Процес формування дрібних бризок дуже важливий з точки зору багатьох процесів хімічної технології, заснованих на роботі з аерозолями, а також для запобігання поширення токсичних рідин або при дослідженні процесів передачі хвороб повітряно-крапельним шляхом. Як один із способів гасіння бризок вчені пропонують, наприклад, підбирати поверхні з потрібними механічними властивостями.
Кількість і форма бризок, а також швидкість їх утворення, пов'язані з процесом розвитку гідродинамічних нестійкостей на кордоні між рідиною і газом. Найчастіше відділення невеликих крапель від об'ємної рідини визначається нестійкостями двох типів: Релея - Плато або Релея - Тейлора. У першому випадку відбувається розпад дуже тонкого струменя на краплі за рахунок прагнення до зменшення поверхневої енергії, а в другому важливу роль при відриві крапель відіграє ще й сила тяжкості.
Як правило, теоретичні роботи розглядають розвиток двох цих типів нестійкостей тільки в стаціонарному режимі, тобто в таких системах, в яких конфігурація не залежить від часу. Американські фізики з Массачусетського технологічного інституту під керівництвом Лідії Буруйба (Lydia Bourouiba) за допомогою комплексного теоретичного та експериментального дослідження показали, що в разі розпаду на бризки краплі, яка падає на тверду поверхню, дуже важливо враховувати ще й можливу нестаціонарність системи. Автори роботи зазначають, що при зіткненні краплі рідини з твердою поверхнею спочатку відбувається утворення радіально симетричної плівки у формі конуса, і саме нестаціонарний розвиток цієї плівки може призводити до розвитку нестійкостей і розпаду на окремі краплі.
Для проведення експерименту вчені використовували високошвидкісну камеру, за допомогою якої досліджували процес зіткнення крапель декількох рідин з різними типами поверхонь (твердих і рідких), які відрізнялися один від одного за пружними властивостями, відстанню від точки падіння до краю, хімічного складу і шорсткості. При цьому залежно від властивостей рідини формується конусоподібний шар, який потім може розпадатися на окремі краплі чи ні.
Виявилося, що у всіх випадках, коли рідину можна розглядати як ідеальну, відбувається освіта нерівномірної за товщиною плівки. Ця нерівномірність пов'язана з нестаціонарністю системи і визначається рівновагою між інерційними силами і силою поверхневого натягнення в кожній точці плівки в кожен момент часу. Через неоднорідність товщини плівки рідина в ній рухається під дією сил інерції, тертя і поверхневого натягнення таким чином, що неоднорідність товщини зростає, що в кінцевому підсумку і призводить до утворення бризок.
Фізики відзначають, що запропонована ними модель добре описує розпад в нестаціонарних умовах невеликих крапель ньютонівських рідин і навіть деякі неньютонівські рідини, в яких в'язкість залежить від швидкості струму рідини. За словами авторів, розробка такої універсальної моделі допоможе описати багато нестаціонарних процесів, які відбуваються з рідинами в технологічних і природних умовах, у тому числі пов'язані з рухом крапель. Найближчим часом запропоновану модель вчені збираються більш детально вивчити для в'язких і в'язкоупругих рідин.
Цікаві ефекти можна спостерігати не тільки при падінні крапель на тверду поверхню, але і при зіткненні з рідиною. Наприклад, нещодавно інша група американських гідродинаміків досліджувала процес падіння на поверхню води струменя, що складається з окремих крапель і показала, що за певних умов в рідині може відбуватися утворення незвичайної порожнини, що складається з великого числа пов'язаних між собою секцій.