Nouvelle Année fêtards sera la tête de tous les types de parties ce soir, et les chances sont un bon pourcentage seront tentés par la présence d’une fontaine à chocolat—juste un teensy peu d’indulgence avant de ces résolutions coup de pied dans. Peut-être ceux avec un des scientifiques pourraient se trouver réfléchir, juste pour un moment, la complexité de la physique impliquée dans tout ce qui chocolatée bonté.
Nous en savons maintenant un peu plus sur ces dynamiques, grâce aux efforts d’Adam Townsend, un étudiant diplômé de l’University College de Londres. Il a décidé de comprendre pourquoi que le “rideau” de chocolat fondu tombe toujours vers l’intérieur, et à l’aube d’article a été publié le mois dernier dans la Revue Européenne de Physique.
Tout a commencé avec Townsend, conseillère de, Helen Wilson, qui a été la randonnée un jour, quand ses pensées se tournèrent vers l’étrange comportement d’une fontaine de chocolat. Ses collègues du département de mathématiques appliquées présentée quelques explications probables, mais personne ne pouvait l’accepter. Elle s’est donc ajouté à sa liste de projets possibles pour ses élèves. C’est à ce moment Townsend se jeta sur elle. “Il y avait des mots sur le projet de liste de,” il a dit au Washington Post. “Et puis j’ai vu la “fontaine de chocolat, et j’ai dit,” Aha! C’est l’un.’”
À partir d’un point de vue de la physique, de la fondue au chocolat est un type de fluide non-Newtonien. Dans un cadre traditionnel de fluide Newtonien comme l’eau, la viscosité vaguement défini comme la façon dont beaucoup de friction et de résistance, est à l’écoulement dans une substance donnée—est en grande partie dépendante de la température et de la pression: l’eau continue à couler, indépendamment des autres forces qui agissent sur elle, comme le fait d’être remué ou mixte. Dans un fluide non-Newtonien, la viscosité des changements dans la réponse à une contrainte appliquée ou de la force de cisaillement, ainsi, à cheval sur la frontière entre le liquide et le solide comportement. Vous avez sûrement vu toutes ces vidéos sur YouTube montrant des gens marchant dans un mélange d’eau et de fécule de maïs, qui se solidifie en réponse au stress.
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Du sang, de ketchup, de yaourt, de jus, de boue, de tartes, crème pâtissière, épaississement de la garniture à tarte, et le miel sont d’autres exemples de non-fluides Newtoniens. Pas tous ces fluides sont créés égaux: ils répondent au stress ou à une force de cisaillement de différentes manières. Avec de la crème, la viscosité augmente avec le stress au fil du temps: plus vous le fouetter, le plus épais de il obtient. Crème devient aussi de plus en plus solide, la viscosité augmente avec l’accroissement du stress, tandis que le miel, le ketchup ou de la sauce tomate deviennent plus fluides, la viscosité diminue avec le stress au fil du temps. Ces derniers sont connus comme rhéofluidifiant non-fluides Newtoniens.
Chocolat fondu aussi devient moins visqueux sous l’effort. Pour leur analyse, Townsend et Wilson divisé le comportement rhéologique en trois phases: l’une où le chocolat est de voyager à travers le tuyau à l’intérieur de la fontaine, un second où le chocolat forme un mince film qui coule sur le dôme, et enfin, ce beau rideau de fusion yumminess juste en attente pour vous de puiser toutes sortes de délicieux amuse-gueules.
Dans le tuyau d’écoulement de la phase, ils ont trouvé le chocolat motion fait suite à une norme courbe parabolique, avec un peu plus vite que le flux se déplace jusqu’à la pipe. Les biscuits au chocolat et ralentit le flux sur le dôme dans la deuxième phase. Comme pour le troisième “rideau” de la phase, qui est la principale force agissant sur le chocolat à ce point est la tension de surface.
La dynamique est semblable à une eau de cloche, quelque chose de Wilson a souligné pourraient être facilement intégrées dans la cuisine: “il suffit de fixer un stylo verticalement sous un robinet avec un 10p pièce à plat sur le dessus et vous verrez une belle cloche en forme de fontaine d’eau.”
Townsend a trouvé ce travail constitue une excellente conférence démonstration orientée vers le grand public, peut-être parce que les membres de l’auditoire sont si désireux de goûter à la chocolat par la suite. Mais il sert également comme une excellente introduction aux notions de base de la non-fluides Newtoniens. “Si je peux convaincre une seule personne, que les maths, c’est plus que le Théorème de Pythagore, je vais avoir réussi,” at-il dit dans un communiqué de presse de l’UCL. Et les modèles réels pourraient contribuer à améliorer la compréhension de fluide semblable comportement, comme des coulées de lave volcanique, déchirer des films dans les yeux, et comment les plasmas sont extraits à partir des réacteurs de fusion nucléaire.
Surtout si, “les fontaines de Chocolat juste cool, n’est-ce pas?” Townsend enthousiasmé. Oui. Oui, ils sont vraiment.
Référence:
Townsend, A. K. et Wilson, H. J. (2015) “La dynamique des fluides, de la fontaine de chocolat,” European Journal of Physics 37: 1.
[Via Fuck Yeah Dynamique Des Fluides]
Images: A. Townsend et H. Wilson/UCL