Quatre fois, les céréales du petit-déjeuner ont envahi le monde de la physique

Jun 14, 2023

Alors que la physique est souvent utilisée pour répondre à des questions telles que "quelle est la taille de l'univers ?" et "comment pouvons-nous faire exploser ces mecs ?", il fixe parfois ses objectifs un peu plus bas. Un peu plus tôt. Un peu plus savoureux.

Oui, il semble que les physiciens apprécient le repas le plus important de la journée autant que le reste d'entre nous, et une quantité surprenante d'intelligence par les penseurs les plus intelligents du monde est consacrée à comprendre les complexités de la nourriture préférée de Tony le Tigre. Et certains des phénomènes affichés par Froot Loops pourraient avoir des applications dans le reste du monde.

Grrrrrrrréat !

Les dérivés de la position sont une série complexe de métriques au sein de la physique pour permettre une description aussi précise que possible du mouvement - s'il s'agit de décrire le voyage d'un objet de A à B, le faire d'une manière reproductible et analysable bien au-delà de "c'était là et maintenant il est là et a pris environ cinq secondes." Les trois premiers sont la vitesse, l'accélération et la secousse (c'est-à-dire, la régularité ou non des moments). Ce sont les quatrième, cinquième et sixième qui commencent à devenir petit-déjeuner - ils s'appellent snap, crackle et pop. Ces mesures - à proprement parler, "dérivées du vecteur de position par rapport au temps" - doivent leurs noms à quelqu'un qui cherche simplement à se faire rire. "Snap" avait tout son sens en tant que nom, et deux autres dérivés avaient également besoin d'être nommés, et ce trio de gnomes onomatopéiques est une céréale shilling depuis 1933. Ils font partie de la psyché collective de l'humanité à ce stade. On adore le petit déjeuner.

Vous savez comment, dans un bol avec seulement quelques Cheerios, ils ont tendance à se regrouper ? Les physiciens l'ont remarqué, l'appelant "l'effet Cheerios", et ont étudié ses ramifications potentielles dans le domaine de la dynamique des fluides. Un article de 2019 publié par l'Université Brown le décrit ainsi : "L'effet Cheerios résulte de l'interaction de la gravité et de la tension superficielle - la tendance des molécules à la surface d'un liquide à se coller, formant un film mince sur la surface. Petit des objets comme les Cheerios ne sont pas assez lourds pour rompre la tension superficielle du lait, ils flottent donc. Leur poids, cependant, crée une petite bosse dans le film de surface. Lorsqu'une bosse Cheerio se rapproche suffisamment d'une autre, elles tombent l'une dans l'autre , fusionnant leurs bosses et finissant par former des amas à la surface du lait. »

Pendant ce temps, des scientifiques de l'Université Queen Mary à Londres ont inversé l'effet pour éviter le regroupement et faire en sorte que les objets dans l'eau se répandent. On pense que tout cela a des applications pratiques dans des choses comme la dynamique du ménisque et la nanotechnologie liquide.

Nous sommes tous passés par là - vous sortez le sac intérieur d'une nouvelle boîte de céréales pour l'ouvrir, et tous les raisins secs (si vous êtes en bonne santé) ou les guimauves (si vous ne l'êtes pas) sont en haut, comme la tête sur un verre de bière mais plus exaspérant. Vous ne voulez pas manger un bol de 90% de raisins secs puis avoir du son fade pendant les deux prochaines semaines. Ils sont mélangés dans l'usine, sûrement, alors pourquoi tout est séparé ?

Un article de 2021 dans Scientific Reports intitulé "Size Segregation of Irregular Granular Materials Captured Time-Resolved 3D Imaging" a appliqué la tomographie aux rayons X assistée par ordinateur à des sacs de noix mélangées pour résoudre le problème de savoir pourquoi les noix du Brésil finissent toujours au sommet - c'est-à-dire le même phénomène que les raisins secs et les guimauves - et a constaté que les noix / raisins secs, etc. ne se déplacent vers le haut que lorsqu'ils sont orientés vers le haut. Les utilisations de ces connaissances sont loin d'être limitées au petit-déjeuner et aux collations, comme l'a déclaré l'auteur principal aux journalistes : "Cela nous permettra de mieux concevoir les équipements industriels afin de minimiser la ségrégation par taille, conduisant ainsi à des mélanges plus uniformes. C'est essentiel pour de nombreuses industries. , par exemple en assurant une répartition uniforme des ingrédients actifs dans les comprimés médicinaux, mais aussi dans la transformation des aliments, l'exploitation minière et la construction. »

En d'autres termes, votre vie pourrait un jour être sauvée par des médicaments perfectionnés par la science glanés dans un grand bol de porte-bonheur.

S'il y a une chose que les physiciens aiment encore plus que le petit-déjeuner, c'est d'écraser des trucs pour voir ce qui se passe. Une équipe de San Diego et de Sydney a placé des Rice Krispies dans des chambres de compression pour enregistrer comment des boîtes de céréales étaient traitées par une immense pression. Ils ont vu beaucoup plus de complexité dans la façon dont la céréale a été déformée (un mot scientifique, pas offensant) que quiconque ne s'y attendait - trois types différents de déformation dépendant de la vitesse et une bande de compactage se propageant enregistrée visuellement pour la première fois dans la matière granulaire. Il pourrait avoir des utilisations salvatrices dans des contextes autres que le petit-déjeuner : les études sur la "matière croquante" en sont encore à leurs balbutiements, mais étant donné la relative similitude entre les céréales et, disons, la neige dans une avalanche (fragile, poreuse et en énorme putain '), cela pourrait conduire à une meilleure compréhension de la stabilité des bancs de neige après une avalanche.

Ils ont également testé Cocoa Puffs et Cocoa Krispies dans le compresseur, pour voir quelle différence faisait le chocolat. Il faut plus de pression pour écraser certaines céréales si elles sont enrobées de chocolat. Cette connaissance particulière ne sauvera probablement aucune vie, mais cela ressemble à une journée amusante au laboratoire.

Recevez le meilleur de Cracked directement dans votre boîte de réception !