I fisici dicono di aver finalmente risolto l’effetto teiera, questa volta davvero

Il tè che gocciola sul lato della teiera durante il versamento – noto come effetto teiera – è un piccolo fastidio per i normali bevitori di tè. Ma per i fisici di tutto il mondo, ha posto un problema teorico complesso che abbraccia decenni di ricerca, acquisizione Un premio Ig Nobel lungo la strada. Pensavamo che i ricercatori avessero Finalmente chiudi il libro Il mistero dell’effetto teiera si è ribaltato nel 2019, quando i fisici olandesi hanno ideato un modello quantitativo per prevedere con precisione l’esatta portata di una teiera (o quantità di tracce) mentre veniva versata.

Ma è chiaro che c’è ancora molto lavoro da fare per colmare alcune lacune nella teoria, e i fisici della Vienna University of Technology (TU-Wien) e dell’University College di Londra si sono assunti il ​​compito. I ricercatori affermano di aver finalmente sviluppato una descrizione teorica completa dell’effetto teiera che cattura la complessa interazione di forze inerziali, viscose e capillari che reindirizzano collettivamente il flusso di liquido quando vengono soddisfatte determinate condizioni. Tuttavia, la gravità ha dimostrato di essere meno importante; Tutto ciò che fa è determinare la direzione del flusso. Ciò significa che puoi ancora ottenere l’effetto teiera sulla luna, secondo gli autori, ma non se versi il tè a bordo della Stazione Spaziale Internazionale.

I ricercatori hanno presentato i loro calcoli teorici in articolo pubblicato Nel numero di settembre di Fluid Mechanics. Ora hanno annunciato i risultati degli esperimenti che hanno condotto per testare il loro modello teorico. Avviso spoiler: supera il modello a pieni voti. E sebbene possa sembrare un banale enigma, le intuizioni acquisite possono aiutarci a controllare meglio il flusso di fluidi, ad esempio, nei dispositivi microfluidici.

Marcus Reiner descrisse per la prima volta l’effetto della teiera nel 1956 e continuò ad aiutare il pioniere nel campo della reologia (lo studio di come scorre il liquido). come ho scritto primaIngegnere e matematica alla Stanford University Joseph B. Keeler Ha condotto le proprie indagini e ha concluso che la flebo è stata causata dalla pressione dell’aria e non dalla tensione superficiale, come molti hanno ipotizzato. Lui e il suo collega, Jan-Marc Vanden Broek, pubblicato un articolo Nel 1986 – il lavoro che li ha guadagnati Premio Ig Nobel nel 1999. Secondo Keeler, la pressione del liquido sul bordo del getto è inferiore a quella dell’aria ambiente, e quest’ultima spinge il tè sulle labbra e fuori dal beccuccio.

Ecco la spiegazione operativa di base. A portate più elevate, lo strato di liquido più vicino al beccuccio della teiera si separa in modo che scorra uniformemente e non goccioli. A portate inferiori, quando si verifica la separazione del flusso, lo strato reinstalla la superficie dell’ugello, provocando il flusso di goccioline. Diametro dell’ugello, curvatura del labbro e “bagnabilità” ( Preferenza liquido Essere a contatto con un solido circondato da un altro liquido) di qualsiasi materiale sia fatta la teiera sono anche fattori che possono influenzare se il bollitore gocciola.

Ma non sono loro i principali colpevoli. Nel 2010, i fisici francesi hanno dimostrato che la vera ragione Il gocciolamento è una sorta di “effetto acqua capillare” che impedisce (a velocità di versamento più basse) di liquido di separarsi dall’ugello per un flusso regolare e pulito. Tutti gli altri fattori giocano un ruolo nel determinare la forza dell’effetto idro-capillare. Questi fisici hanno suggerito di rendere il labbro dell’ugello il più sottile e affilato possibile per ridurre il dribbling, e forse anche di rivestire il labbro con un materiale altamente impermeabile.