Getreide-Wissenschaft: Warum schweben Stick zusammen Objekte

Sie können oder möglicherweise nicht habe mich gefragt, warum Ihr Frühstück
Getreide neigt zum Verklumpen oder Klammern sich an den Seiten eine Schüssel Milch. Jetzt
Es gibt eine einfache Erklärung.

Synchronisiert die Cheerio Effekt durch Wissenschaftler, diese verklumpen
Phänomen gilt für alles, was schwimmt, einschließlich kohlensäurehaltige Limonade Luftblasen, und
Haarpartikel im Wasser nach einem Morgen rasieren.

Der Effekt ist seit einiger Zeit bekannt, aber eine
Erklärung für nicht-Wissenschaftler hat gefehlt.

Dominic Vella, ein Student jetzt in Cambridge
Universität und L. Mahadevan, ein Mathematiker an der Harvard University, entschied
um das zu ändern. In einer Studie, die im Sept. 15 erscheint Ausgabe von der
American Journal of Physics, Mahadevan erklärt den Cheerio Effekt mit drei
Grundbegriffe aus der Physik: Auftrieb, Oberflächenspannung und der Meniskus-Effekt.

Einfache Physik

Auftrieb bestimmt, ob ein Objekt in Wasser getaucht oder
umgeben von Luft sinken, schweben, oder stehen bleiben. Auftrieb hält Schiffe
flott und Ballons über Wasser. Wenn ein Objekt weniger dicht als Wasser oder Luft
es umgibt, schwebt das Objekt; Wenn das Objekt Dichter ist, sinkt es.

Die Oberflächenspannung ist eine Eigenschaft, die die Oberfläche des macht eine
flüssiger wirken wie eine flexible Membran. Es ergibt sich aus verschiedenen schwachen Kräfte
zwischen Flüssigkeitsmoleküle.

In einem Glas
Wasser sind die meisten der Wassermoleküle von anderen Wassermolekülen umgeben.
und ziehen sie alle aufeinander. Aber wie zwei gleichwertige Gegner in einem
Spiel der Tug of war, der Netto-Effekt ist gleich Null und nichts wirklich passiert.

Wo es
interessant ist an der Oberfläche, wo Wasser Luft trifft, und an den Seiten
des Glases.

Wasser-Moleküle
Erleben Sie an der Oberfläche ein starke nach innen ziehen aus Wassermolekülen unter
Sie aber nur eine schwache nach außen ziehen aus den Luftmolekülen oben. Also die Oberfläche
des Wassers leicht nachgibt.

Am Rande

Wasser in der Nähe der
Seite von einem Glas verhält sich anders. Es biegt, was Wissenschaftler nennen bilden eine
"Meniskus." Je nach den Eigenschaften der Flüssigkeit ist, ob es
angezogen oder abgestoßen durch das Glas, der Meniskus entweder Kurven nach oben
(konkav) oder unten (konvex).

Für Wasser,
der Meniskus ist konkav, da das Glas Wasser angezogen wird. Gesehen von der
Seite, die Oberfläche des Wassers sieht aus wie eine weniger übertriebene Version von einem
Skater es u-förmigen Halfpipe.

Was ist alles dies tun, um Ihr Frühstück?

Ort ein
einzelne Cheerio in eine Schüssel mit Milch und sein Gewicht wird dazu führen, dass die Milch darunter
bilden Sie eine Delle in die einst glatte Oberfläche der Milch leicht eintauchen. A
zweite Cheerio platziert in die Schüssel bilden eine eigene delle auf der Oberfläche des
die Milch, und wenn die zwei Cheerios Drift genug, um einander nahe, sie werden
"in einer anderen, fallen" erscheinen, als ob zusammen gezogen, durch eine
Anziehungskraft.

Cheerios
nahe dem Rand der Schüssel Schwimmer nach oben entlang der Kurve des Meniskus zu sehen
Wie sind sie den Rand der Schüssel festhalten.

In beiden
Fällen, die Bewegungen der Cheerios mehr bestimmt die Geometrie der
Oberfläche der Milch als durch jede Anziehungskraft zwischen ihnen wirkenden.

Das gleiche
Grundsätze gelten auch für dichteren Objekten. Eine Tack kann angezeigt werden
auf dem Wasser zu schweben, weil sein Gewicht durch die Oberflächenspannung konterkariert wird
des Wassers. (Im Gegensatz zu den Cheerio jedoch die Wende nicht wirklich schwimmt. If
nach unten gedrückt, würde es zu versenken.) Legen Sie eine andere Heftzwecke auf das Wasser und die beiden
Nägel mit Köpfen machen erscheint ebenfalls in einander fallen, wenn sie nah genug treiben
zueinander.

Kindliche
Frage mich

Mahadevan
ist bekannt für das Studium natürlichen Phänomens, das meisten Menschen eine Selbstverständlichkeit.
Kombination von Wissenschaftlichkeit mit kindlichem Staunen, untersuchte er die Muster
zerknittertes Papier, die Art und Weise Stoffe Falten und Falten, wie eine Fahne flattert
eine leichte Brise und die Blitz-schnell
Reflexe der Venusfliegenfalle.

"Vertrautheit
Verständnis bedeutet nicht,"sagte Mahadevan LiveScience. "Die"
Welt um dich herum ist robust. Ich habe nicht in einem Labor, diese gehen
Arten von ausgefallene Experimente; Es passiert einfach vor Ihr Gesicht, so dass ich denke
Es liegt an uns zu erklären, dass tatsächlich."

Abgesehen von
die reine Befriedigung gewonnen aus etwas heraus, einige der Mahadevan es herauszufinden
Studien haben auch praktische Anwendungen.

Die
zerknittertes Papier Studie hilft Wissenschaftler verstehen wie Berg Form reicht
und die Tuch Studien haben dazu beigetragen, Animatoren und Internet-Vertrieb
Erstellen Sie mehr natürlich aussehende Kleidung. Die Fliege Studie konnten Anträge auf
der Klebstoff-Industrie.

Eine bessere
Verständnis des Effekts Cheerio könnte Wissenschaftler einen besseren Einblick geben.
in wie bestimmte Insekten begehbar
Wasser und könnte zur Schaffung von Mikrostrukturen dieser Verwendung Oberfläche
Spannung zum selbst zusammenbauen.

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