Физики-теоретики разобрались с шоколадным фонтаном

Физики из Университетского колледжа Лондона теоретически описали, как течет расплавленный шоколад в шоколадном фонтане. В частности, ученые объяснили, почему стекающая пленка «заворачивается» внутрь, а не падает строго вертикально. Работа опубликована в European Journal of Physics.

Авторы разбили течение жидкости в фонтане на три участка: подъем шоколада по центральной трубе, стекание по поверхности купола и свободное падение пленки. Первый случай хорошо известен в гидродинамике и решается аналитически, а для двух других физики получили приближенное решение, которое качественно описывает экспериментальные наблюдения на настоящем фонтане.
Особый интерес для ученых представляли два вопроса: насколько важно, что расплавленный шоколад является неньютоновской жидкостью, и почему пленка «заворачивается внутрь». В итоге все теоретические решения авторы получали для ньютоновского и неньютоновского случая, качественная разница между которыми оказалась минимальна.

За характерный изгиб пленки внутрь, как и ожидалось, отвечало поверхностное натяжение жидкости. Чем оно было сильнее по сравнению с гравитацией, тем больше «заворачивалась» внутрь пленка шоколада. Авторы считают, что их работа во многом несет педагогический характер, так как позволяет читателям познакомиться со сложной физикой и математикой на примере системы, с которой легко и приятно работать дома.

Достаточно часто простые бытовые ситуации оказываются сложно разрешимы. Например, сравнительно недавно было математически

 явление, когда чай стекает по носику заварочного чайника, вместо того, чтобы литься струей. Это происходит из-за конфликта силы тяжести и смачивания поверхности. Для того, чтобы устранить неприятный эффект, нужно или сильнее наклонить чайник (увеличить вклад силы тяжести) или обработать носик снаружи гидрофобным веществом (ослабить вклад от смачивания).

Тарас Молотилин

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl+Enter.
Безумие в наследство — 2

Как развитие технологий позволило нащупать «топологическое решение» загадки шизофрении

Шизофрения — одна из самых загадочных и сложных болезней человека. Уже более ста лет ученые пытаются понять причины ее возникновения и найти ключ к терапии. Пока эти усилия не слишком успешны: до сих пор нет ни препаратов, которые могли ли бы ее по-настоящему лечить, ни даже твердого понимания того, какие молекулярные и клеточные механизмы ведут к ее развитию. О том, как ученые бьются с «загадкой шизофрении» мы уже неоднократно писали: сначала с точки зрения истории психиатрии, затем с позиции классической генетики (читателю, который действительно хочет вникнуть в суть проблемы, будет очень полезно сначала прочитать хотя бы последний текст). На этот раз наш рассказ будет посвящен новым молекулярно-биологическим методам исследования, которые появились в распоряжении ученых буквально в последние несколько лет. Несмотря на сырость методик и предварительность результатов, уже сейчас с их помощью получены важнейшие данные, впервые раскрывающие механизм шизофрении на молекулярном уровне.