Chodzi o… keczup. A dokładniej rzecz biorąc: zachowanie jego resztek wytrząsanych z opakowania. Jeśli nie wiecie o co chodzi, to wystarczy wspomnieć, że w takich okolicznościach pomidorowa baza rozpryskuje się na wszystkie strony, trafiając nie tylko na talerz, ale przy okazji na stół, szafki i samego kucharza.
Czytaj też:
Callum Cuttle z Uniwersytetu Oksfordzkiego zwrócił się więc w stronę wiedzy z zakresu dynamiki płynów, by raz na zawsze uporać się z tym problemem. Wraz z Chrisem MacMinnem przeprowadził serię eksperymentów w celu zidentyfikowania działających sił i opracowania teoretycznego modelu rozprysku keczupu.
Do jakich wniosków doszli badacze? Choćby takich, że wolniejsze ściskanie butelki i podwojenie średnicy dyszy pomaga zapobiegać rozpryskiwaniu. Poza tym zidentyfikowali próg krytyczny, przy którym przepływ keczupu nagle zmienił się z nie rozpryskującego się na rozpryskujący się.
Ich publikacja jest obecnie dostępna w formie preprintu, co oznacza, że nadal czeka na recenzję w naukowym świecie. Podstawową informację w całym “śledztwie” powinno być to, że keczup jest tzw. cieczą nienewtonowską. Tego typu płyny nie podlegają hydrodynamicznemu prawu Newtona. W efekcie ich lepkość ma zmieniającą się wraz z upływem czasu wartość.
Inne przykłady cieczy nienewtonowskich również znajdziemy na kuchennym stole. Poza keczupem są to na przykład musztarda czy majonez. Substancje stałe wchodzące w skład keczupu łączą się ze sobą tworząc ciągłą sieć i trzeba pokonać siłę tej sieci, aby keczup zaczął płynąć. Zazwyczaj robimy to poprzez stuknięcie bądź wstrząśnięcie. Kiedy to się dzieje, lepkość maleje, a im bardziej maleje, tym szybciej keczup płynie. Według firmy Heinz optymalne tempo przepływu keczupu to na 0,0045 na godzinę.
Zanim dotrzesz do końca, wiele z tego, co jest w środku, to powietrze. Więc kiedy ściskasz, to co robisz to sprężanie powietrza wewnątrz butelki, które buduje ciśnienie wyciągające keczup na zewnątrz. Dysza zapewnia lepką siłę oporu, która przeciwdziała lepkiemu przepływowi keczupu, a równowaga między nimi określa szybkość przepływu. Gdy butelka się opróżnia, lepkość maleje, ponieważ jest coraz mniej keczupu do popychania. A wypływ cieczy oznacza, że wewnątrz butelki jest coraz więcej miejsca na rozprężenie powietrza, co z czasem zmniejsza siłę napędową. wyjaśnia Cuttle
Kiedy więc dochodzi do niechcianych rozprysków? Punktem krytycznym jest najwyraźniej moment, w którym keczup przechodzi z płynnego przepływu do rozpryskiwania w oparciu o czynniki takie jak ilość powietrza, szybkość kompresji i średnica dyszy. Poniżej tego progu siła napędowa i wypływ cieczy są zrównoważone, dlatego przepływ jest gładki. Z kolei powyżej siła napędowa maleje szybciej niż wypływ. Powietrze zostaje nadmiernie ściśnięte, niczym spiętrzona sprężyna, a ostatnia porcja keczupu zostaje nagle wypchnięta.