Quatro vezes o cereal matinal invadiu o mundo da física

Jan 03, 2024

Embora a física seja frequentemente usada para responder a perguntas como "quão grande é o universo?" e "como podemos explodir esses caras?", Às vezes, ele aponta um pouco mais baixo. Um pouco mais cedo. Um pouco mais gostoso.

Sim, parece que os físicos apreciam a refeição mais importante do dia tanto quanto o resto de nós, e uma quantidade surpreendente de inteligência dos pensadores mais inteligentes do mundo é dedicada a descobrir as complexidades da comida favorita de Tony, o Tigre. E alguns dos fenômenos exibidos pelo Froot Loops podem ter aplicações no resto do mundo.

Grrrrrrreat!

Derivados de posição são uma série complexa de métricas dentro da física para permitir uma descrição de movimento tão precisa quanto possível - se descrevendo a jornada de um objeto de A para B, fazendo-o de uma forma que é replicável e analisável muito além de "estava lá e agora está aqui e demorou cerca de cinco segundos." Os três primeiros são velocidade, aceleração e solavanco (ou seja, quão suaves ou não são os momentos). É o quarto, quinto e sexto que começam a tomar café da manhã - eles são chamados de snap, crackle e pop. Essas medidas - estritamente falando, "derivadas do vetor posição em relação ao tempo" - devem seus nomes a alguém que simplesmente tenta se fazer rir. "Snap" fazia todo o sentido como nome, e mais dois derivados também precisavam ser nomeados, e aquele trio de gnomos onomatopaicos tem sido um cereal desde 1933. Eles fazem parte da psique coletiva da humanidade neste momento. Nós adoramos o café da manhã.

Você sabe como, em uma tigela com apenas alguns Cheerios sobrando, eles tendem a se agrupar? Os físicos notaram isso, chamando-o de "efeito Cheerios", e investigaram suas possíveis ramificações no campo da dinâmica dos fluidos. Um artigo de 2019 da Brown University o descreveu assim: "O efeito Cheerios surge da interação da gravidade e da tensão superficial - a tendência das moléculas na superfície de um líquido de se unirem, formando uma película fina na superfície. Pequeno objetos como Cheerios não são pesados ​​o suficiente para quebrar a tensão superficial do leite, então eles flutuam. Seu peso, no entanto, cria um pequeno amassado no filme da superfície. Quando um Cheerio dent se aproxima o suficiente de outro, eles se encaixam , fundindo seus dentes e, eventualmente, formando aglomerados na superfície do leite."

Enquanto isso, cientistas da Queen Mary University, em Londres, inverteram o efeito para evitar o agrupamento e fazer com que os objetos na água se espalhem. Tudo pensado para ter aplicações úteis em coisas como dinâmica de menisco e nanotecnologia líquida.

Todos nós já passamos por isso - você puxa a embalagem interna de uma nova caixa de cereal para abri-la, e todas as passas (se você for saudável) ou marshmallows (se não for) estão no topo, como a cabeça em um copo de cerveja, mas mais irritante. Você não quer comer uma tigela de 90 por cento de passas e depois comer farelo sem graça pelas próximas duas semanas. Eles são misturados na fábrica, com certeza, então por que é tudo separado?

Um artigo de 2021 na Scientific Reports intitulado "Size Segregation of Irregular Granular Materials Captured by Time-Resolved 3D Imaging" aplicou tomografia de raios-X auxiliada por computador a sacos de nozes mistas para resolver o problema de por que as castanhas do Brasil sempre acabam no topo — também conhecido como o mesmo fenômeno das passas e marshmallows — e descobriu que as nozes/passas, etc., só se movem para o topo quando são orientadas para cima. Os usos desse conhecimento estão longe de ser limitados ao café da manhã e lanches, no entanto, como o principal autor disse aos jornalistas: "Isso nos permitirá projetar melhor o equipamento industrial para minimizar a segregação de tamanho, levando a misturas mais uniformes. Isso é crítico para muitas indústrias , por exemplo, garantindo uma distribuição uniforme de ingredientes ativos em comprimidos medicinais, mas também no processamento de alimentos, mineração e construção."

Em outras palavras, sua vida pode um dia ser salva por medicamentos aprimorados pela ciência obtidos de uma grande tigela de Lucky Charms.

Se há uma coisa que os físicos adoram ainda mais do que o café da manhã, é espremer coisas para ver o que acontece. Uma equipe de San Diego e Sydney colocou Rice Krispies em câmaras de compressão para registrar como as caixas de cereal eram tratadas por imensa pressão. Eles viram muito mais complexidade em como o cereal foi deformado (uma palavra científica, não ofensiva) do que qualquer um esperava – três tipos diferentes de deformação dependente da velocidade e uma banda de compactação de propagação registrada visualmente pela primeira vez em matéria granular. Poderia ter usos salvadores em contextos não relacionados ao café da manhã: os estudos de "matéria crocante" ainda estão em sua infância relativa, mas dada a relativa semelhança entre cereais e, digamos, a neve em uma avalanche (frágil, porosa e em enorme porra ' números), isso pode levar a uma melhor compreensão da estabilidade do banco de neve pós-avalanche.