Сладкая механика
Ежедневно мы сталкиваемся с миллионом физических процессов, о которых даже не задумываемся. Проезжающие машины, дождь, яркое синее небо, свет диодной лампы – все это физика, не нуждающаяся в постоянном осмыслении. Но среди многих физических явлений и процессов есть один, мимо которого нельзя пройти. Почему при разъединении половинок печенья Oreo в 95% случаев крем остается только на одной стороне? Для ответа на этот вопрос понадобилось провести массу расчетов, экспериментов и собрать специальное устройство. Но обо всем по порядку.
На пересечении физики и пищевой промышленности находится наука под названием реология – раздел, изучающий деформационные свойства и текучесть вещества. Так как каламбур напрашивается, ученые назвали выстроенную вокруг печенья Oreo науку Ореологией. Но сейчас не об этом. Реология значительно улучшила пищевую культуру, открыв возможность новых методик обработки сырья, создания безглютеновых или низкокалорийных продуктов. Реологические исследования также оказались полезными для настройки свойств материалов. Например, текучесть фондю может быть отрегулирована путем добавления крахмала или этанола.
Еще одной наукой, о которой необходимо вспомнить при изучении вопроса разделения Oreo, является механика жидкостей. Благодаря этому разделу физики была существенно улучшена экономика производства, общественное здравоохранение, индивидуальный рацион многих людей.
Печенье Oreo является классической реологической моделью с двумя пластинками и неньютоновской жидкостью – кремом между печеньками. Вращение половинок в противоположных направлениях приводит к деформации и последующему разделению.
Проведенные тесты показали, что поворот печенек вручную или специальным аппаратом вызывал нарушение адгезии между пластиной и кремом, в результате чего крем почти полностью оставался на поверхности одного печенья. Статистически, в 95% случаев. Распределение крема после разделения было одинаковым для всех образцов из всех коробок, использовавшихся в опытах.
Первая причина такого эффекта кроется в технологии изготовления Oreo: на заводе сначала намазывают одну половинку печенья, а затем прижимают ее другой. Поэтому адгезия несколько различается для разных пластин.
Также не забываем, что крем является жидкостью. А если точнее, текучим мягким твердым веществом – жидкостью предела текучести. Подобные субстанции остаются твердыми, если нет внешнего воздействия. Однако для опыта ученые разместили Oreo между двумя коаксиальными параллельными дисками, один из которых неподвижен, а другой вращается. Такой эксперимент создает поток Куэтта - ламинарное течение вязкой жидкости между двумя параллельными стенками, одна из которых движется.
Так как разные люди могут разъединять печеньки с различной скоростью, для чистоты эксперимента реометр вращался по-разному. Выяснилось, что открепление крема не зависит от быстроты поворота Oreo, несмотря на влияние на напряжение и деформацию.
Количество начинки также не приводит к существенному отклонению от статистики. А вот вкус влияет на вероятность разделения печенья из-за отличного от оригинального состава. От расположения Oreo в коробке также достаточно сильно зависят вероятные исходы интересующего нас явления.
Существенный вклад в распределение крема при разделении вносит то, как давно открыта коробка с печеньем. Если она была открытой долгое время, то с большей вероятностью начинка Oreo останется на обоих половинках. Это происходит из-за высыхания крема и усиления адгезии. Но и это не все.
Еще одним фактором, влияющим на податливость, являлась высота напряжения внутри материала крема. При высокой нагрузке печенье сразу поддавалось, а при низкой деформировалось и разделялось очень слабо. Такой факт нельзя не упомянуть, коль уж мы тут занимаемся серьезной физикой.
Поскольку опытов проводилось большое количество, ученые создали специальное устройство, которое упростило проведение экспериментов – ореометр. Этот прибор даже есть возможность купить для проведения различных тестов дома или добавления профессионального подхода к поеданию печенья Oreo. Выбор ваш.
Для чего же ученые занимались этим исследованием? Во-первых, этот труд позволил отвлечься людям от серьезных изысканий. Во-вторых, ученые получили много практических знаний, которые никто не запретит использовать в новых экспериментах. В-третьих, был создан новый прибор, который обязательно послужит человечеству в более серьезных вещах, нежели простое разделение печенья. В конце концов, постепенно нужно описать абсолютно каждое явление в нашем мире с точки зрения точных наук. И ученые в очередной раз сделали шаг в этом направлении. Ну а мы обязательно вернемся и расскажем вам от лица статистиков, почему все человечество постоянно берет USB-провод не той стороной кверху.