Dicembre 7, 2021

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

La caduta al di sotto della portata critica smorza il bordo, apparente elusione dell’effetto teiera.

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.

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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.

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