Cereal Science: Waarom Zwevende Objecten Samen Blijven Plakken

{h1}

Heb je je ooit afgevraagd waarom je ontbijtgraan vaak samenklontert of aan de zijkanten van een kom melk kleeft? Nu is er een eenvoudige verklaring.

U kunt al dan niet hebben nagedacht waarom uw ontbijtgranen de neiging hebben om samen te klonteren of zich aan de zijkanten van een kom melk te hechten. Nu is er een eenvoudige verklaring.

Gesynchroniseerd met het Cheerio-effect door wetenschappers, dit klonterfenomeen is van toepassing op alles wat drijft, inclusief koolzuurhoudende soda-bubbels en haardeeltjes in water na een ochtendscheerbeurt.

Het effect is al enige tijd bekend, maar een verklaring voor niet-wetenschappers ontbreekt.

Dominic Vella, een afgestudeerde student nu aan de Universiteit van Cambridge en L. Mahadevan, een wiskundige van de Harvard University, besloot om dat te veranderen. In een studie die verschijnt in het nummer van 15 september van de American Journal of Physics, Mahadevan verklaart het Cheerio-effect met behulp van drie basisbegrippen uit de natuurkunde: drijfvermogen, oppervlaktespanning en het meniscuseffect.

Simpele natuurkunde

Het drijfvermogen bepaalt of een object dat is ondergedompeld in water of wordt omgeven door lucht, zal zinken, dobberen of blijven staan. Drijfvermogen houdt schepen drijvend en ballonnen drijvend. Als een object minder dicht is dan het water of de lucht eromheen, zweeft het object; als het object dichter is, zinkt het.

Het nieuwe mysterie van water

Walking on Water: Insect's Secret Revealed

The Surprising New Science of Splashes

Bubbels worden heter dan de zon

Oppervlaktespanning is een eigenschap die ervoor zorgt dat het oppervlak van een vloeistof werkt als een flexibel membraan. Het is het gevolg van verschillende zwakke krachten die optreden tussen vloeibare moleculen.

In een glas water worden de meeste watermoleculen omringd door andere watermoleculen en ze trekken allemaal aan elkaar. Maar net als twee gelijkwaardige tegenstanders in een potje touwtrekken, is het netto-effect nul en gebeurt er niets.

Waar het interessant wordt, is aan de oppervlakte, waar water lucht ontmoet, en langs de zijkanten van het glas.

Watermoleculen aan de oppervlakte ervaren een sterke inwaartse aantrekkingskracht van de watermoleculen eronder, maar slechts een zwakke naar buiten gerichte trekkracht van de luchtmoleculen daarboven. Dus het oppervlak van het water holt lichtjes in.

Op het randje

Water aan de zijkant van een glas gedraagt ​​zich anders. Het buigt om te vormen wat wetenschappers een "meniscus" noemen. Afhankelijk van de eigenschappen van de vloeistof, of deze nu wordt aangetrokken of afgestoten door het glas, buigt de meniscus ofwel omhoog (concaaf) of naar beneden (convex).

Voor water is de meniscus hol omdat water door het glas wordt aangetrokken. Van opzij gezien lijkt het wateroppervlak een minder overdreven versie van de U-vormige halfpipe van een schaatser.

Wat doet dit allemaal met je ontbijt?

Plaats een enkele Cheerio in een kom melk en het gewicht zorgt ervoor dat de melk eronder iets daalt en een deuk vormt in het eenmaal gladde oppervlak van de melk. Een tweede Cheerio die in de kom wordt geplaatst, vormt zijn eigen deuk op het oppervlak van de melk en als de twee Cheerios dicht genoeg bij elkaar drijven, lijken ze 'in elkaar te vallen', alsof ze samen worden getrokken door een aantrekkingskracht..

Cheerios bij de rand van de kom drijven omhoog langs de curve van de meniscus om te zien alsof ze zich aan de rand van de kom vastklampen.

In beide gevallen worden de bewegingen van de Cheerios meer bepaald door de geometrie van het oppervlak van de melk dan door een aantrekkingskracht tussen hen in.

Dezelfde principes zijn ook van toepassing op dichtere objecten. Een kleverigheid kan op water lijken te zweven omdat het gewicht ervan wordt tegengewerkt door de oppervlaktespanning van het water. (In tegenstelling tot de Cheerio zweeft de tack echter niet echt.) Als hij naar beneden wordt geduwd, zinkt hij.) Plaats nog een overstag op het water en de twee kopspijkers zullen eveneens in elkaar lijken te vallen als ze dicht genoeg bij elkaar drijven.

Kinderlijk wonder

Mahadevan staat bekend om het bestuderen van natuurverschijnselen die de meeste mensen als vanzelfsprekend beschouwen. Door wetenschappelijke strengheid te combineren met een kinderlijk wonder, bestudeerde hij de patronen van gekreukt papier, de manier waarop stoffen vouwen en kreuken, hoe een vlag fladdert in een zacht briesje en de bliksemsnelle reflexen van de vliegenvanger van Venus.

"Bekendheid betekent niet dat je begrijpt," vertelde Mahadevan WordsSideKick.com. "De wereld om je heen is robuust, ik hoef niet naar een laboratorium te gaan om dit soort fancy experimenten te doen, het gebeurt gewoon voor je gezicht, dus ik denk dat het ons betaamt om dat echt uit te leggen."

Afgezien van de pure voldoening die het opdoen van iets oplevert, hebben sommige studies van Mahadevan ook praktische toepassingen.

De studie van verfrommeld papier helpt wetenschappers te begrijpen hoe bergketens ontstaan ​​en de kledingstudies hebben animators en internetverkoopafdelingen geholpen om natuurlijker uitziende kleding te maken. De vliegstudie kan toepassingen hebben voor de lijmindustrie.

Een beter begrip van het Cheerio-effect kan wetenschappers een beter inzicht geven in hoe bepaalde insecten op het water lopen en kan leiden tot het creëren van microstructuren die oppervlaktespanning gebruiken om zichzelf te assembleren.

  • Het nieuwe mysterie van water
  • Walking on Water: Insect's Secret Revealed
  • The Surprising New Science of Splashes
  • Bubbels worden heter dan de zon


Video Supplement: .




Onderzoek


Magma Ocean Kan Een Vroeg Magnetisch Veld Van De Aarde Hebben Gegeven
Magma Ocean Kan Een Vroeg Magnetisch Veld Van De Aarde Hebben Gegeven

Hoe De Galapagos Eilanden Werken
Hoe De Galapagos Eilanden Werken

Science Nieuws


Dubbele Datums Maken Paren Blij
Dubbele Datums Maken Paren Blij

Telstappen: Loop Je Meer, Maar Geniet Je Er Minder Van?
Telstappen: Loop Je Meer, Maar Geniet Je Er Minder Van?

Antarctisch Octopus'S 'Blue Blood' Helpt Het Te Overleven In Ijskoude Wateren
Antarctisch Octopus'S 'Blue Blood' Helpt Het Te Overleven In Ijskoude Wateren

Sex And Cheating: Wanneer Telt Het?
Sex And Cheating: Wanneer Telt Het?

Waarom We Technologie Waarschijnlijk Niet Kunnen Gebruiken Om Meer Moreel Te Worden
Waarom We Technologie Waarschijnlijk Niet Kunnen Gebruiken Om Meer Moreel Te Worden

WordsSideKick.com
Alle Rechten Voorbehouden!
Reproductie Van Materialen Toegestaan Alleen Prostanovkoy Actieve Link Naar De Site WordsSideKick.com

© 2005–2019 WordsSideKick.com