Кухињска физика: Колико треба чекати да из флаше исцури и последња кап уља

И последња кап млека треба да заврши у кафи, а од скупог маслиновог уља треба искористити баш све за салату – па онда, са благо накривљеним флашама или картонским паковањима, више или мање стрпљиво стојимо у кухињи и чекамо.

Скоро свако се бар једном нашао у таквој ситуацији. Али колико заправо треба чекати? Управо то су се запитала двојица физичара са Универзитета Браун у Провиденсу у САД.

Томас Дута, докторанд физике, сетио се како се његова бака мучила са последњим капима у флашама. А његов професор физике Џеј Танг често се у својој кухињи питао колико је потребно да вода после прања исцури из његовог вока, тигања са заобљеним дном у којем се справљају азијатска јела, често на отвореном пламену.

Кухињска физика уместо лабораторијске

Танг иначе истражује биофизику бактерија, тачније како се једноћелијски организми крећу и како се бактеријске колоније шире по влажним површинама. За таква истраживања потребно је добро разумети механику струјања течности. Да би свом докторанду Дути то приближио, Танг је одлучио да проучи појаве из свакодневне физике.

Тако је на ред дошао и „проблем вока“. Професор га, наиме, не брише после прања, јер би тиме могао да уклони танак слој уља који спречава да се храна залепи. Али ако вок остане превише влажан, испаравање преостале воде може довести до појаве рђе.

„Када излијем воду после прања, у воку увек остане још мало течности“, објашњава Танг. „Зато обично сачекам неколико минута да се тај танак слој воде сакупи на дну, па га онда једноставно поново излијем.“

Али да ли су тих неколико минута заиста довољни да се готово сва преостала вода сакупи и излије? Двојица истраживача су зато одлучила да прецизно израчунају колико времена је потребно да течности исцуре. Проучавали су, између осталог, млеко, маслиново уље, јаворов сируп – и поменуту воду из вока.

О механици струјања и јаворовом сирупу

Танг и Дута су потребна времена израчунали помоћу такозваних Навије–Стоксових једначина. Те једначине описују кретање течности и гасова, попут воде, ваздуха и уља.

Након што су теоријски предвидели колико је времена потребно да се течности слију низ нагнуту површину, физичари су то проверили експериментима. Пустили су течности да теку преко плоче нагнуте под углом од 45 степени. Мерењем количине исцуреле течности утврдили су када је 90 одсто течности исцурило.

Експерименти су у великој мери потврдили теоријске прорачуне. Вода је исцурила у року од неколико секунди. Код течности мале вискозности, као што је млеко, било је потребно око 30 секунди да исцури 90 одсто танког слоја течности. Гушће маслиново уље, међутим, захтевало је више од девет минута, док је хладном јаворовом сирупу требало чак неколико сати.

А шта је са „проблемом вока“? Уз помоћ једначина механике струјања, Дута је направио компјутерску симулацију како би одредио оптимално време чекања да се преостала вода сакупи на дну вока.

„Био сам изненађен и, искрено, помало разочаран“, каже Танг. „Обично чекам само минут или два, али испоставило се да морам бити много стрпљивији.“ Наиме, Дутини прорачуни показали су да је потребно око 15 минута да се 90 процената преостале воде сакупи на дну вока.

Награда за разиграну науку

Ако неко на овакву „кухињску физику“ реагује са неверицом, треба знати да за оваква разиграна истраживања постоји и посебна награда „Марио Маркус“ за лудистичке науке. Она одаје признање научним радовима из области природних наука, који се истичу својим разиграним карактером. Реч ludus потиче из латинског и значи: игра.

Награду, вредну 10.000 евра, од 2022. године додељује Немачко хемијско друштво. Са око 28.000 чланова, оно је једно од највећих научних хемијских удружења на свету. Иницијатор награде је немачко-чилеански физичар Марио Маркус, који је радио на Институту „Макс Планк“ за молекуларну физиологију и који је увео појам „лудистичке науке“.

Идеја је следећа: иако се данас истраживања често спроводе пре свега зато што се од њих очекује конкретна примена, историја показује да су многа важна открића настала из чисте радозналости и кроз разиграно истраживање.

Када случајност помогне науци

Понекад су до нових открића довеле и чисте случајности или наизглед неуспешни експерименти.

Тако је Александар Флеминг открио пеницилин зато што су споре плесни рода Penicillium случајно доспеле на бактеријске културе које је користио у експериментима – и он је приметио да су многе бактерије угинуле.

Чарлс Нелсон Гудјир је, опет, случајно капнуо мешавину природне гуме и сумпора на врелу плочу шпорета. После тога материјал је постао много еластичнији, издржљивији и отпорнији – тако је откривен процес вулканизације гуме.

А пластелин као играчку дугујемо жени по имену Кеј Цуфал. Та васпитачица је приметила да се једно средство за чишћење тапета, које се лако обликује, може користити и као занимљива играчка за децу.