چرا عسل هنگام ریختن درون ظرف کش می‌آید؟

محبوبه عمیدی: عجیب است؛ اما با اینکه همگی ما تاکنون با این واقعیت که عسل و دیگر شربت‌های غلیظ (سیروپ) بر خلاف آب و دیگر نوشیدنی‌ها هنگام انتقال از ظرفی به ظرف دیگر کش می‌آیند، برخورد کرده‌ایم تا به امروز توضیح قانع‌کننده‌ای برای این تفاوت وجود نداشته است. به تازگی آرمان جوادی و همکارانش در اکول نرمال سوپریور پاریس، فرانسه پاسخ قابل‌قبولی برای این پرسش پیدا کرده‌اند. آنها می‌گویند این موج‌های کوچک هستند که باعث تفاوت رفتار در مایعاتی با ویسکوزیته متفاوت می‌شوند.

شاید تصور کنید این ویسکوزیته مایع (وشکسانی، لزجت یا قوام) آن است که باعث کش آمدن آن می‌شود؛ اما تحقیقاتی که پیش از این انجام شده بود نقش ویسکوزیته را در کش آمدن مایعات در هنگام ریختن درون ظروف مختلف رد می‌کرد و به همین دلیل توضیح قانع‌کننده‌ای برای تشریح تفاوت رفتار آب و عسل در برابر جاذبه نداشت.

شیوه‌ای که جوادی و همکارانش در اکول نرمال سوپریور برای تشریح این تفاوت انتخاب کرده‌اند، مبتنی بر تفاوت ویسکوزیته دو مایع است و می‌‌تواند توضیح قانع‌کننده‌ای در مورد علت کش‌آمدن مایعات ویسکوز ارائه کند.

این گروه از یک مدل ریاضی استفاده کرد تا پیش‌بینی کند چطور امواج کوچک حاصل از سیلان مایع که به طور طبیعی در هنگام ریختن آن تشکیل می‌شوند، می‌توانند روی رفتار آن در هنگام ریزش تأثیر بگذارند. در حقیقت این موج‌ها بودند که میزان کش آمدن جریان مایع را تعیین می‌کردند. اگر آنها از حد مشخصی بلندتر می‌‌شدند، رشته مایع از هم شکافته ‌شده و به قطراتی از آن تبدیل می‌شد.

می‌دانیم که موج‌ها در مایعات ویسکوز آهسته‌تر شکل می‌گیرند، پس می‌توانیم انتظار داشته باشیم که هر چقدر مایع غلیظ‌تر باشد، رشته حاصل از ریزش آن طولانی‌تر شود. از سوی دیگر می‌دانیم که مایعات ویسکوز تحت اثر جاذبه کندتر از مایعات دیگر حرکت می‌کنند و پیش‌بینی احتمال کش‌آمدن یک مایع با دانستن ویسکوزیته آن چندان ساده نیست.

جوادی و همکارانش نشان دادند در مایعاتی مانند عسل که ویسکوزیته بالایی دارند، سرعت حرکت سیال در اثر جاذبه بیش از سرعت شکل‌گیری موج‌های کوچک در آن است و در نتیجه رشته باریک و بلندی از مایع می‌تواند شکل بگیرد که در نهایت توسط این موج‌ها شکسته خواهد شد.

آزمون تجربی

این گروه موفق شد در آزمون‌های تجربی که با روغن سیلیکون در ویسکوزیته‌های متفاوت انجام شدند، درستی پیش‌بینی مدل ریاضی خود را نشان دهد.

جنز اگرز، یکی از اعضای این تیم که ار دانشگاه بریستول در انگلستان با آنها همکاری کرده، می‌گوید: «حل مسائل فیزیک به کمک ریاضیات فوق‌العاده است. گروه‌های دیگر شیوه‌های متفاوتی را انتخاب کردند و به جواب صحیح نرسیدند».

شاید این تحقیق در آینده نزدیک بتواند به ما در تولید نسوج سنتتیک و فایبرگلاس کمک کند؛ اما دیوید ویتز از دانشگاه هاروارد که در این تحقیق مشارکت نداشته، می‌گوید: «کاربردهای صنعتی این آزمون مسئله اصلی نیست. جذابیت این آزمون‌ها به لذتی برمی‌گردد که به فیزیکدانان هدیه می‌کنند. این آزمون‌ها هم مانند علم فیزیک جذاب، سرگرم‌کننده و لذت‌بخش هستند».

 53273