Математики рассказали, почему кофе расплескивается при быстром движении
Ученые с научной точки зрения рассказали о том, почему кофе расплескивается, если нести его слишком быстро, тогда как этого не происходит с водой в ведре.
Изучением этого занимались сотрудники Математического института Оксфорда, сообщает SIAM Review. Ученым удалось вывести набор формул, который объясняет, почему же так происходит.
Оказалось, что все дело в форме сосуда, в котором переносятся напитки. Так, если нести жидкость в чашке или стакане, внутри начнут образовываться волны, в результате чего жидкость выплеснется из сосуда. А вот если перелить жидкость в ведро со свободно вращающейся ручкой, то расплескивания удастся избежать.
«Мы выбрали самую простую математическую модель для изучения этого эффекта. Наши расчеты показывают, что если сосуд с жидкостью будет висеть на пружине или маятнике, смягчающем жесткость руки, то те колебания, которые заставляют ее плескаться, будут практически полностью подавляться на всех частотах, и поэтому кофе или вода не будут выливаться», — завяляет Джон Окендон, один из авторов исследования.
Ученые отметил, что заинтересовался проблемой расплескивания жидкости после того как одну из «шноблевских» премий присудили физикам за изучение того, что происходит с чашкой кофе в том случае, если человек идет назад.
К изучению этой проблемы к Джону Окендону присоединилась его супруга и коллега Хиллари. Они существенно упростили ряд параметров, чтобы получить результат. Так, в расчетах ученых чашка была прямоугольной формы, а владелец чашки мог двигать ее только с постоянной скоростью и с определенной частотой, соответствующей, к примеру, типичным колебаниям, которые возникают при ходьбе быстрым шагом.
В ходе расчетов ученые пришли к выводу, что жидкость начинает плескаться в сосуде по той причине, что рука человека является слишком «жесткой». От руки вибрации предаются на стенки кружки, и распространяются по кофе или чаю. А вот в ведре на руке вибрации рассеиваются, из-за чего жидкость из ведра не расплескивается.
Ученые заявили, что, учитывая их расчеты, можно будет создавать, например, цистерны для перевозки опасных химикатов.