Cuatro veces el cereal de desayuno invadió el mundo de la física

Jun 14, 2023

Mientras que la física se usa a menudo para responder preguntas como "¿qué tan grande es el universo?" y "¿cómo podemos hacer explotar a esos tipos?", a veces pone su mira un poco más baja. Un poco antes. Un poco más sabroso.

Sí, parece que los físicos disfrutan de la comida más importante del día tanto como el resto de nosotros, y una sorprendente cantidad de capacidad intelectual de los pensadores más inteligentes del mundo se dedica a descubrir las complejidades de la comida favorita de Tony el Tigre. Y algunos de los fenómenos mostrados por Froot Loops podrían tener aplicaciones en el resto del mundo.

¡Grrrrrrrr!

Los derivados de posición son una serie compleja de métricas dentro de la física para permitir una descripción del movimiento lo más precisa posible: si se describe el viaje de un objeto de A a B, haciéndolo de una manera que sea replicable y analizable mucho más allá de "estaba allí y ahora está aquí y tardó unos cinco segundos". Los tres primeros son la velocidad, la aceleración y el tirón (es decir, cuán suaves o no son los momentos). Son el cuarto, el quinto y el sexto los que empiezan a desayunar: se llaman chasquido, crujido y pop. Estas medidas, estrictamente hablando, "derivadas del vector de posición con respecto al tiempo", deben sus nombres a alguien que simplemente intenta hacerse reír. "Snap" tenía mucho sentido como nombre, y dos derivados más también necesitaban ser nombrados, y ese trío de gnomos onomatopéyicos ha estado vendiendo cereales desde 1933. Son parte de la psique colectiva de la humanidad en este punto. Nos encanta el desayuno.

¿Sabes cómo, en un tazón con solo unos pocos Cheerios, tienden a agruparse? Los físicos se dieron cuenta de esto, lo llamaron "efecto Cheerios" e investigaron sus ramificaciones potenciales dentro del campo de la dinámica de fluidos. Un artículo de 2019 que salió de la Universidad de Brown lo describió así: "El efecto Cheerios surge de la interacción de la gravedad y la tensión superficial: la tendencia de las moléculas en la superficie de un líquido a unirse, formando una película delgada en la superficie. Pequeño los objetos como Cheerios no son lo suficientemente pesados ​​para romper la tensión superficial de la leche, por lo que flotan. Su peso, sin embargo, crea una pequeña abolladura en la película superficial. Cuando una abolladura de Cheerio se acerca lo suficiente a otra, se caen entre sí. , fusionando sus abolladuras y eventualmente formando racimos en la superficie de la leche".

Mientras tanto, científicos de la Universidad Queen Mary de Londres han invertido el efecto para evitar la agrupación y hacer que los objetos en el agua se dispersen. Se cree que todo tiene aplicaciones útiles en cosas como la dinámica de meniscos y la nanotecnología líquida.

Todos hemos pasado por eso: sacas la bolsa interior de una caja nueva de cereal para abrirla, y todas las pasas (si estás saludable) o los malvaviscos (si no lo estás) están arriba, como la cabeza en un vaso de cerveza pero más exasperante. No querrás comer un tazón de 90 por ciento de pasas y luego comer salvado insípido durante las próximas dos semanas. Están mezclados en la fábrica, seguramente, entonces, ¿por qué está todo separado?

Un artículo de 2021 en Scientific Reports titulado "Size Segregation of Irregular Granular Materials Captured by Time-Resolved 3D Imaging" aplicó tomografía de rayos X asistida por computadora a bolsas de nueces mixtas para resolver el problema de por qué las nueces de Brasil siempre terminan en la parte superior - también conocido como el mismo fenómeno que las pasas y los malvaviscos - y descubrió que las nueces/pasas, etc. solo se mueven hacia arriba cuando están orientadas en posición vertical. Sin embargo, los usos de este conocimiento están lejos de limitarse al desayuno y las meriendas, como dijo el autor principal a los periodistas: "Esto nos permitirá diseñar mejor los equipos industriales para minimizar la segregación de tamaños, lo que conducirá a mezclas más uniformes. Esto es fundamental para muchas industrias". , por ejemplo, asegurando una distribución uniforme de los ingredientes activos en tabletas medicinales, pero también en el procesamiento de alimentos, la minería y la construcción".

En otras palabras, su vida podría ser salvada algún día por la medicación perfeccionada por la ciencia obtenida de un gran tazón de Lucky Charms.

Si hay algo que a los físicos les encanta incluso más que el desayuno, es aplastar cosas para ver qué sucede. Un equipo de San Diego y Sydney puso Rice Krispies en cámaras de compresión para registrar cómo las cajas de cereal fueron tratadas por una presión inmensa. Vieron mucha más complejidad en cómo se deformaba el cereal (una palabra científica, no ofensiva) de lo que nadie esperaba: tres tipos diferentes de deformación dependiente de la velocidad y una banda de compactación que se propaga registrada visualmente por primera vez en materia granular. Podría tener usos para salvar vidas en contextos que no sean desayunos: los estudios de "materia crujiente" todavía están en su infancia relativa, pero dada la relativa similitud entre el cereal y, digamos, la nieve en una avalancha (quebradiza, porosa y en enormes malditos ' números), esto podría conducir a una mejor comprensión de la estabilidad del banco de nieve posterior a la avalancha.

También probaron Cocoa Puffs y Cocoa Krispies en el compresor, para ver qué diferencia hacía el chocolate. Se necesita más presión para triturar un cereal si tiene una capa de chocolate. Ese poco de conocimiento en particular probablemente no salvará ninguna vida, pero suena como un día divertido en el laboratorio.

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