مادر این پایان نامه تاثیر گرانش بر ضخامت لایه مایع تشکیل شده روی صفحه تخت و استوانه ای که به طور عمودی از ظرف مایع ترکننده بیرون کشیده می شود را بررسی کرده و پژوهش هایی که تاکنون در این مورد انجام شده است را به طور اجمالی مرور نمودیم.ابتدا با استفاده از دنباله (ode45) نرم افزارmatlab و روش اولر تا تقریب مرتبه اول بدون در نظر گرفتن گرانش معادله لاندائو-لویچ را برای صفحه تخت ورشته نازک حل کردیم و قانون lld را برای این هندسه ها به دست آوردیم. سپس با در نظر گرفتن گرانش تا حد عدد مویینگی343/0= ca با استفاده از روش اختلال ضخامت را بر حسب عدد مویینگی تعیین کردیم. در ادامه سعی نمودیم بدون استفاده از فرض تطابق مجانبی lld با استفاده از تطابق سطح هلالی استاتیک و دینامیک ضخامت را تعیین کنیم و در پایان با انجام یک آزمایش ساده ضخامت را در حد سرعت های کم اندازه گرفته و بانتیجه lld مقایسه نمودیم.

در این پایان نامه، امواج سطحی ایجاد شده بر سطح مایع موجود در یک ظرف ، از طریق ارتعاش عمودی ظرف بررسی و دامنه آستانه لازم برای تشکیل این امواج (امواج فارادی) اندازه گیری شد. به دلیل کوچک بودن این دامنه ها، ما از تکنیک ماره در اندازه گیری دامنه استفاده کردیم. این روش برای بسامدهای مختلف انجام شد و نتایج اندازه گیری با تئوری های پیشین مانند تئوری کومار– تاکرمن و تئوری مایلز مورد مقایسه قرار گرفت. نتایج آزمایش های ما نشام می دهد که اثرات دیواره های جانبی در ظرفی با ابعاد کوچک، امواج مویینگی و آلودگی سطح قابل صرف نظر نیستند و باعث می شوند که دامنه آستانه افزایش یابد. امواج فارادی طرح هایی با تقارن های مختلف در سطح سیال تشکیل می دهند که طول موج این طرح ها نیز در بسامد های مختلف اندازه گیری شد و توافق خوبی میان طول موج اندازه گیری شده و نتایج تئوری ها مشاهده شد.

مطالعه صفحات کشسان نازک و جرم دار، به دلیل کاربردهای فراوانی که در صنعت نساجی، فرش و خطوط راه آهن و همین طور در فیزیک زیستی دارد، همواره مورد توجه محققان بسیاری بوده است. در این پایان نامه، ابتدا به بررسی یک صفحه کشسان نازک و جرم دار می پردازیم که از یک طرف به صورت متقارن مقید و انتهای آن کاملا آزاد است. این صفحه تحت اثر میدان گرانشی تغییر شکل می دهد. با استفاده از اصول نظریه کشسانی معادله دیفرانسیل مربوط به شکل صفحه را به دست می آوریم و آن را با روش های عددی حل می کنیم. با مقایسه مشاهدات آزمایشگاهی و نتایج تئوری، روشی را برای محاسبه ضریب سختی خمشی صفحات کشسان نازک ارایه می دهیم. از مزیت های این روش سادگی و در عین حال دقت بسیار بالای آن است. سپس، با داشتن مقدار ضریب سختی خمشی، به محاسبه شکل صفحه در حالتی که انتهای آن روی یک سطح افقی بیفتد می پردازیم. داده های تجربی، نتایج تئوری مربوط به این قسمت را نیز به خوبی تایید می کند. در نهایت، سعی می کنیم حالتی را بررسی کنیم که انتهای صفحه روی سطح افقی در فاصله معینی مقید شده است. مشاهدات آزمایشگاهی، پدیده های جالبی را برای این حالت نشان می دهد.

در این پایان نامه به بررسی رفتار فیلم نازک و وشکسان سیال حول استوانه ی افقی چرخان که به ناپایداری معروف است, می پردازیم. این فیلم نازک در سطح خارجی یک استوانه ی چرخان که تا ارتفاع مشخصی در سیال غوطه ور است, در سرعت های زاویه ای پایین تشکیل شده است. با افزایش سرعت زاویه ای استوانه, فیلم سیال ناپایدار شده, یکنواختی خود را از دست می دهد و در یک سرعت زاویه ای بحرانی حلقه هایی از سیال حول استوانه تشکیل می شوند. مشاهدات نشان می دهد که تعداد و ضخامت این حلقه ها به سرعت زاویه ای استوانه بستگی دارد, به طوری که با افزایش سرعت زاویه ای استوانه تعداد حلقه ها افزایش یافته و پهنای آنها کاهش می یابد. برای تحلیل تئوری این مسئله اثر نیروهای مهم را در نظر گرفته, بزرگی آنها را با هم مقایسه می کنیم. سپس با استفاده از روش مفباس بندی, رابطه ای برای پهنای حلقه ها به دست آورده, درستی این رابطه را با داده ها و نتایج تجربی به دست آمده از آزمایش, تحقیق می کنیم.

در این کار پژوهشی از باکتری ای- کلای به عنوان یک ذره ی کلوییدی استفاده کردیم. طرحهایی را که بر اثر خشک شدن قطره های حاوی باکتری ای- کلای، تشکیل میشوند بررسی کردیم. ما در آزمایشهایی که انجام دادیم، اثر چهارعامل غلظت، حجم، سطحی که بر روی آن قطره گذاری کردیم و همچنین زنده یا مرده بودن باکتری را بر تشکیل طرح های به وجود آمده بررسی کردیم. تحقیق کردیم.از باکتری ای- کلای سویهhcb137 استفاده کردیم. شیوه انجام آزمایشها به این صورت بود که این باکتری را در محیط کشت مایع، کشت میدادیم تا به مرحلهی رشد نمایی خود برسد. وقتی باکتری در مرحله رشد نمایی قرارمیگرفت، غلظتهای متفاوت ازکلویید باکتریها را تهیه میکردیم و سپس با کمک میکروپیپت در حجمهای مختلف بر روی سطح لام و لامل قطره گذاری میکردیم و در دمای اتاق قرار میدادیم تا قطرهها خشک شوند. لازم به ذکر است برای آزمایش با قطره های کلوییدی حاوی باکتریهای مرده، ابتدا به کلویید باکتریها، محلول فرمالدیید اضافه میکردیم تا باکتریها کشته شوند.سپس با کمک میکروسکوپ تباین فاز نمونه ها را مشاهده کردیم و به کمک دوربین عکسبرداری انجام دادیم. برای تحلیل عکس ها از matlab و همچنین نرم افزار imagej استفاده کردیم. در حالتیکه از لام به عنوان سطح استفاده کردیم طرحهایی شامل تعدادی حلقه های تودرتو در باکتریهازنده و مرده مشاهده کردیم که این طرحها با هم تا حدودی متفاوت بودند. با رسم نمودار برای دادههای پراکنده میانگین تعداد حلقه ها بر حسب حجم و در غلظتهای متفاوت برای باکتریهای مرده و زنده، فرق قابل مشاهدهای بین این دو گروه باکتری ندیدیم.همچنین در این حالت نمودار شعاع قطرهها بر حسب حجم را نیز رسم کردیم و دیدیم که شعاع قطرهها به طور همنوا باحجم زیاد نمیشود که این خود عامل ایجاد خطا در آزمایش بود. درحالتیکه از لامل استفاده کردیم، طرحهایی که دیدیم، معمولا شامل تنها یک حلقهی بیرونی بودند. در این حالت نیز طرحهای باکتریهای مرده و زنده اندکی با هم فرق میکردند، ولی از نظر کمی بین ضخامت حلقهی بیرونی و چگالی باکتریهای داخل قطره در محدودهی خطا فرقی بین دو گروه زنده و مرده ندیدیم. علاوه بر این، ما نمودار پهنای حلقه بیرونی را نیز بر اساس غلظت رسم کردیم ودیدیم که مطابق انتظار با افزایش غلظت، پهنای حلقهی بیرونی نیز زیاد میشود.همچنین دینامیک پدیده خشک شدن قطره را با گرفتن فیلم از نمونه ها بررسی کردیم. ما مشاهده کردیم که به هنگامخشک شدن قطره، باکتریها با سرعتی از مرکز به سمت لبه ها حرکت میکنند. این سرعت در نزدیکی لبه ها بیشتر است.درمرکز قطره این سرعت را نمیبینیم، بلکه باکتریها در عمل حرکت پخشی دارند. به هنگام خشک شدن، ابتدا خط تماس ثابت است. با گذشت زمان تعداد باکتریهایی که در لبه ها جمع میشوند، بیشتر میشود و در نتیجه حلقه ضخیمتر میشود. وقتی که حجم آب کم میشود خط تماس شروع به حرکت کردن به سمت مرکز میکند. وقتی بر روی لام قطره گذاری کردیم، دیدیم که خط تماس به هنگام حرکت در اثر خشک شدن، بتناوب در بعضی مکانها به خاطر تجمع باکتریها و همچنین قفل شدن به سطح، توقف میکند و در نتیجه حلقه های ثانویهای در داخل قطره شکل میگیرند. اما در آزمایشهایی که بر روی لامل انجام دادیم، دیدیم که خط تماس به هنگام خشک شدن حرکت خط تماس به صورت یکنواخت و منظم نیست و بسته به تجمع باکتریها در جاهای مختلف قطره، سرعت این حرکت تغییر میکند.

در ا?ن پا?اننامه، حرکت ?ک ذرهی براون? در ?ک کانال جهتدار لرزش? را با استفاده از د?نام?ک مولکول? تصادف? بررس? کردها?م. برهمکنش بلند برد ه?درود?نام?ک? و تقارن هندسهی کانال رفتار کل? س?ستم را تأ??ن م?کند. برخورد کشسان ساده به عنوان برهمکنش کوتاه برد در ا?ن س?ستم در نظر گرفته شده است. به منظور بررس? جر?ان مرتبط با ذرات براون?، در ابتدا برهمکنش ه?درود?نام?ک? که به عنوان برهمکنش بلند برد در نظر گرفته شده بود را خاموش و تنها برهمکنش ذره با د?وارهها را برخورد کشسان در نظر گرفت?م. شب?هسازیها نشان م?دهد که ن?روی تناوب? خارج? جر?ان خالص? از ذرات را ا?جاد م?کند. جر?ان خالص را برحسب فرکانس ن?روی تناوب? خارج? به دست آورد?م. با تغ??ر پارامترهای هندس? کانال، اثر تقارن بر حرکت ذرهی براون? را ن?ز مورد بررس? قرار داد?م. در ادامه با در نظر گرفتن برهمکنش بلند برد ه?درود?نام?ک? به تحق?ق بر روی اثر حضور س?ال در کانال جهتدار پرداخت?م. نتا?ج ما نشان م?دهد که برهمکنش ه?درود?نام?ک? باعث کاهش جر?ان خالص ذرات م?گردد. ا?ن کاهش جر?ان نت?جهی افزا?ش ضر?ب ات?ف است. جر?ان برگشت? از د?وارهها باعث افزا?ش ن?روی ات?ف? م?شود.

در این پایان نامه ایجاد امواج سطحی در یک ظرف پر از سیال، که به وسیله یک لایه کشسان شناور پوشیده شده است، به طور تئوری و تجربی بررسی شد. با اعمال جابجایی های تناوبی در امتداد قائم به ظرف، امواج ایستاده روی سطح سیال ایجاد شد. طرح های امواج ایستاده با تقارن های مختلف در سطح سیال مشاهده شدند که به عنوان یک برهم نهی از ناپایداری خطی مدهای سطح سیال به دست آمدند. به دلیل کوچک بودن دامنه ها، ما از روش ماره در اندازه گیری دامنه آستانه استفاده کردیم. عددموج و نرخ میرایی این امواج، به صورت تابعی از بسامدهای اعمالی اندازه گیری شده است. برای بررسی تئوری مسئله از روش جان مایلز، که بر اساس استفاده از اصل وردش و هامیلتونی می باشد، استفاده شد. رابطه ای برای دامنه آستانه اعمالی و رابطه پاشندگی به دست آمد، که در نهایت توافق خوبی میان نتایج تئوری و تجربی مشاهده شد.

در این پایان نامه رفتار مواد دانه ای را تحت نیروهای برشی به صورت تجربی مطالعه کردیم. در ابتدا نتایج یک مطالعه تجربی در مورد تشکیل طرح در مخلوط معلقی از مواد دانه ای تحت ارتعاشات افقی بررسی شده است. آزمایش ها نشان می دهد یک مخلوط همگن از ذرات دانه ای و آب، تبدیل به یک مخلوط ناهمگن، شامل نوارهای راه راه در محدوده خاصی از بسامد و دامنه ارتعاش می شود. طرح های تشکیل شده به صورت ساختارهای لایه ای عمود بر جهت نوسان می باشد. علاوه بر این در سیستم، درشت دانه شدن هم اتفاق می افتد. هر دو فرایند درشت دانه شدن و لایه ای شدن به آهستگی پیش می رود و در نهایت سیستم به حالت پایا می رسد. نتایج مشابه در شبیه سازی های دینامیک مولکولی برای ترکیب های دوتایی از مواد دانه ای، شامل ذرات بزرگ غوطه ور در ذرات کوچک مشاهده شده است. در ادامه در یک مسأله تجربی متفاوت همزیستی و گذار بین نوارهای برشی را مطالعه کردیم. چیدمان آزمایشی، شامل دو استوانه هم محور است، که صفحه پایینی در محل استوانه خارجی دارای شکاف است. نشان دادیم که نمایه های سرعت غیر بدیهی، که نتیجه تشکیل همزمان نوارهای برشی در داخل سیستم و در کنار دیواره هاست، مشاهده می شوند. مدل افت و خیزی نوار برشی بر پایه اصل کمینه اتلاف به داده های تجربی برازش شده است که توافق بسیار خوبی با نتایج تجربی نشان می دهد. علاوه بر این مشاهده شد که با پایین آوردن سرعت برشی تا زیر حد آستانه، تقارن حالت اولیه سیستم، شامل حضور همزمان دو نوار برشی در کناره ها به طور خود به خودی شکسته می شود. در انتها بستگی پاسخ برشی سیستم دانه ای (تنش شارشی و توزیع بهمن هایی که قبل از شارش کلی سیستم اتفاق می افتند) به پارامترهایی مانند کسر پکیدگی، عمق نفوذ جاروب، سرعت افزایش تنش و همین طور هندسه جاروب را بررسی کردیم. تنش برشی به یک پکیدگی معین از مواد دانه ای با چرخاندن جاروب که داخل محیط دانه ای تا عمق مشخصی فرو رفته است، توسط دستگاه رئومتر اعمال می شود. بهمن هایی که قبل از آستانه شارش اتفاق می افتند، در گستره وسیعی از اندازه ها رخ می دهند. تابع توزیع بهمن ها به خوبی توسط تابع توانی بدست آمده از مدل تئوری برازش شده است

در این پایان نامه، نحوه ی ساخت کانال میکرونی مخروطی با استفاده از روش لیتوگرافی نوری و لیتوگرافی نرم بررسی شده است. روش های مختلفی که برای طراحی و ساخت قالب های میکرونی به کار می روند، به نام میکروماشین کاری شناخته می شوند. میکروماشین کاری با تولید سازه های میکرواپتیکی و میکروالکترونیک به روش لیتوگرافی پا به عرصه گذاشت. ساخت اَدوات میکرونی در کوتاه ترین زمان یکی از مشکلات کارهای آزمایشگاهی است. روش پیشنهادی برای ساخت سریع این ساختارها، مبتنی بر انتخاب مدار چابی pcb به عنوان بستر اصلی و انتقال تصویر مورد نظر برروی آن است. مراحل لیتوگرافی نوری شامل تهیّه ماسک از طرح مورد نظر، سیستم نوردهی، انتخاب ماده حساس به نور و خوردگی است. ساختار مورد نظر با استفاده از این روش ساخته شده است. از ماده? پلیمری و تکنیک لیتوگرافی نرم برای انتقال طرح از روی قالب اصلی استفاده شد و راه های مختلف قالب گیری از pdms و روش های چسباندن این قالب پلیمری روی شیشه بررسی شد. کانال ساخته شده برای بررسی پدیده? پخش و نحوه? حرکت ذرات کلوئیدی درون یک هندسه محدود شده مورد استفاده قرار گرفت. برای تحلیل حرکت پخشی یک ذره کلوئیدی، ابتدا لازم است مسیر حرکت ذره در فضا و زمان مشخص شود و سپس با تحلیل این مسیر، نحوه حرکت ذره مطالعه شود. بررسی ها با استفاده از نرم افزار matlab انجام شد.

در این کار پژوهشی از باکتری ای-کلای استفاده کردیم و بررسی های پیرامون این باکتری در سه بخش انجام شد. در بخش اول کار از باکتری ای-کلای غیر متحرک استفاده شد. برای بررسی سختی خمشی باکتری از باکتری نوع hcb137که فاقد تاژک است استفاده کردیم. با تهیه چمبر و قرار دادن نمونه حاوی باکتری داخل محفظه، افت و خیز باکتری زیر میکروسکوپ مورد مطالعه قرار گرفت. در بخش بعدی کار از باکتری متحرک hcb33 استفاده کردیم. این گونه از باکتری تاژک داشته و قابلیت شنا کردن دارد. قطره گذاری روی شیشه انجام شد و از نمونه ها عکس برداری انجام شد. در بخش آخر کار از باکتری به عنوان ذره کلوییدی استفاده شد و مدل رشد فرایند نهشت باکتری ای-کلای در لبه قطره کلوییدی در حال تبخیر بررسی شد و نمای رشد و زبری سیستم به دست آمد.