Фізики-теоретики розібралися з шоколадним фонтаном

Фізики з Університетського коледжу Лондона теоретично описали, як тече розплавлений шоколад у шоколадному фонтані. Зокрема, вчені пояснили, чому плівка, що стікає, «загортається» всередину, а не падає строго вертикально. Робота опублікована в.

Автори розбили перебіг рідини у фонтані на три ділянки: підйом шоколаду центральною трубою, стікання по поверхні купола і вільне падіння плівки. Перший випадок добре відомий у гідродинаміці і вирішується аналітично, а для двох інших фізики отримали наближене рішення, яке якісно описує експериментальні спостереження на справжньому фонтані. Особливий інтерес для вчених представляли два питання: наскільки важливо, що розплавлений шоколад є неньютонівською рідиною, і чому плівка «завертається всередину». У підсумку всі теоретичні рішення автори отримували для ньютонівського і неньютонівського випадку, якісна різниця між якими виявилася мінімальною.

За характерний вигин плівки всередину, як і очікувалося, відповідало поверхневе натягнення рідини. Чим воно було сильніше в порівнянні з гравітацією, тим більше «заверталася» всередину плівка шоколаду. Автори вважають, що їхня робота багато в чому несе педагогічний характер, оскільки дозволяє читачам познайомитися зі складною фізикою і математикою на прикладі системи, з якою легко і приємно працювати вдома. Досить часто прості побутові ситуації виявляються складно розв'язними. Наприклад, порівняно недавно було математично описано явище, коли чай стікає по носику заварочного чайника, замість того, щоб литися струменем. Це відбувається через конфлікт сили тяжкості і змочування поверхні. Для того, щоб усунути неприємний ефект, потрібно або сильніше нахилити чайник (збільшити внесок сили тяжкості) або обробити носик зовні гідрофобною речовиною (послабити внесок від змочування).