Eeuwenoud, alledaags waterfenomeen eindelijk 'opgelost'

De kans is groot dat je het met enige regelmaat ziet: een watersprong. 'Huh, een watersprong?', horen we je denken ... ja, een watersprong! Dat is namelijk wat er gebeurt als water op een vlak oppervlakte valt, bijvoorbeeld vanuit de kraan in de wastafel - tenzij het afvoerputje recht onder de kraan zit natuurlijk.

Het water vormt dan een soort cirkelvormig stromingsgebied, met aan de rand een kleine 'golf'. Dat is niet zo'n probleem in je wasbak, maar op grote schaal kan dat voor gevaarlijke situaties zorgen. Het is misschien lastig voor te stellen, maar hoe de watersprong precies wordt veroorzaakt is al eeuwenlang onderwerp van felle discussie, waar zelfs een erkend genie als Leonardo da Vinci zich het hoofd over brak.

Al een kleine tweehonderd jaar gaan wetenschappers er eigenlijk maar van uit dat het fenomeen wordt veroorzaakt door de zwaartekracht, maar niets blijkt minder waar, zo toonde PhD-student Rajesh Bhagat van de universiteit van Cambridge aan. Hij spoot waterstromen recht omhoog, net niet helemaal recht omhoog, naar de zijkanten ... kortom, alle kanten op, maar het resultaat bleef elke keer hetzelfde: een watersprong.

Zwaartekracht was dus niet de veroorzaker en Bhagat begon te vermoeden dat twee factoren van invloed waren: oppervlaktespanning en viscositeit, de 'stroperigheid' van het water. Voor wie viscositeit niet kent, denk even aan een fles stroop: het spul is weliswaar vloeibaar, maar komt zo langzaam de fles uit dat je pannenkoek al bijna koud is, dat is dan een hoge viscositeit of 'stroperigheid'.

Door deze twee factoren aan te passen wist Bhagat de grootte van de watersprong keer op keer nauwkeurig te voorspellen, onafhankelijk van de richting waar hij het water in spoot. Daarmee kon de tweehonderd jaar oude theorie dat zwaartekracht verantwoordelijk is voor de watersprong gelijk de prullenbak in en we vermoeden dat Bhagat zijn doctoraat op mag gaan halen.

Bhagat is uiterst positief over het nieuw gevonden vermogen om de 'grens' van de watersprong - het golfje - naar wens aan te passen: "Dit is erg belangrijk en door dit proces beter te begrijpen kan het industriële watergebruik drastisch terug worden gebracht. Anderen kunnen deze theorie gebruiken om nieuwe manieren te vinden om bijvoorbeeld auto's en fabrieksmateriaal schoon te maken met veel minder water."

Bhagat blijft zijn onderzoek voortzetten en hoopt manieren te ontdekken waarop u en ik in huis het watergebruik ook flink terug kunnen schroeven. Paul Linden, professor in toegepaste wiskunde en theoretische natuurkunde in Cambridge, noemt het onderzoek baanbrekend. "Dit is een buitengewoon bijzondere ontdekking in ons begrip over de bewegingen van dunne laagjes vloeistoffen."