노스캐롤라이나 주 달렘-비행기 한 대가 빗방울을 깨기 위해 아주 빨리 날아야 바람막이 유리를 깨뜨릴 수 있지만, 그럴 수 있다. (윌리엄 셰익스피어, Northern Exposure (미국 TV 드라마), 스포츠명언) 자, 이 불가능 한 위업 뒤에 새로운 물리적 모델은 단지 의사가 신장 결석을 깰 수 있도록 할 수 있습니다.
1960 년대에 초음속 제트기가 상업 개발에 처음 투입되었을 때 연구원들은 때때로 열대우림을 가로지르는 시험비행에서 발생하는 이상한 현상을 발견했다. 빗방울이 거의 무겁지 않더라도 제트기의 바람막이 유리에 고리형 균열을 형성할 수 있다.
과학자들이 처음에는 이런 호기심을 설명하기가 어려웠지만, 케임브리지 대학의 프랭크 필립 보든 교수와 존 필드 교수는 결국 표면파를 원흉으로 여겼다. 표면파는 2 차원 공간에서만 전파되기 때문에 3 차원 파보다 더 강력한 충격을 가지고 있습니다. 그러나, 이 현상을 설명하는 수학적 방법과 실험 장치가 부족하여 제시된 모델을 검증하기 때문에, 이 현상의 일부 세부 사항은 여전히 거의 알려져 있지 않다.
듀크대 기계공학과 재료과학교수 배충과 전 대학원생, 현재 보손 음향학 엔지니어로 초빙된 장영은' 물리평론연구' 6 월 5438+065438+ 10 월 1 일 새로운 논문을 발표해 과학지식의 공백을 메웠다.
그들은 이 표면파로 인한 응력을 시각화하기 위한 실험 시스템을 만들었습니다. 그들은 유리를 덮고 있는 물 한 통에 음파로 신장결석을 산산조각 낸 다음 구형 충격파의 형태로 점원 폭발을 유발하도록 설계된 자갈 장치를 배치했다. 충격파가 유리에 부딪히는 각도에 따라 물유리 경계에서 전파되는 표면파를 생성할 수 있다.
고속카메라를 이용해 연구팀은 충격파가 유리를 통과하는 순간에만 각 원소의 속도를 측정했다. 장은 이러한 측정 데이터를 사용하여 다중 물리적 필드 소프트웨어인 COMSOL 로 설정된 유한 요소 모형을 검증했습니다. 이 모델들은 이런 상황에서 자주 관찰되는 체파와 표면파의 일련의 특징을 성공적으로 재현하는데, 여기에는 신장결석을 수술하지 않도록 하는 기능이 포함되어 있다.
연구진은 대부분의 응력과 고장을 일으키는 파동이 주로 레일리 파동을 누설하는 것으로 밝혀졌으며, 이는 두 번째 파동인 반 (van) 의 사망파보다 더 빠르게 전파된다. 실리콘산 나트륨의 경계에서 동시에 생성되지만, 누출된 레일리파는 결국 사라져가고, E 는 이 현상으로 인한 최대 인장 응력의 순간과 위치다.
그들은 또한 초음속 제트기 바람막이에서 처음 관찰한 원형 균열이 반드시 이때 형성되는 것은 아니라는 것을 발견했다. 그들은 유리에 결함이 있어야 사용할 수 있다는 것을 발견했다. 그러나 일단 시작되면, 균열은 원형 궤적을 따라 전파되고, 그 다음에는 전진하는 누설 레일리파로 인한 고체의 첫 번째 주 응력이 뒤따른다.
종은 "신장결석을 치료하는 도전은 돌을 아주 작은 조각으로 썰어 의사가 보조 수술을 할 필요가 없도록 하는 것" 이라고 말했다. 이 모형에서 얻은 인식을 바탕으로 충격파의 모양과 쇄석기의 설계를 최적화하여 신장결석 표면에 더 큰 장력을 발생시켜 결손을 더 효과적으로 열 수 있습니다.
더 많은' 바람막이 유리의 부서진 물리적 원리가 신장결석을 파괴할 수 있다' 는 정보는 심공 기술 정보 칼럼에 계속 주목해 주시기 바랍니다. 심공 변쇼는 계속해서 더 많은 기술 정보를 업데이트해 드릴 것입니다. (데이비드 아셀, Northern Exposure (미국 TV 드라마), 과학명언 왕의 마음 2 클릭 시놀이.