Çikolata Çeşmesinin Fiziği

London College Üniversitesi’nde akışkanlardaki katı parçacık süspansiyonları üzerine doktorasına devam eden matematikçi Adam Townsend, danışmanı Dr.Helen Wilson ile yürüttüğü çikolata çeşmesi ar..
Görsel Telif:

London College Üniversitesi’nde akışkanlardaki katı parçacık süspansiyonları üzerine doktorasına devam eden matematikçi Adam Townsend, danışmanı Dr.Helen Wilson ile yürüttüğü çikolata çeşmesi araştırmasının sonuçlarını 25 Kasım 2015 tarihli European Journal of Physics dergisinde yayımladı. Bu çalışma ile birlikte, bir çikolata çeşmesinde çikolata perdesinin neden doğrudan aşağı akmayıp, içeri doğru eğim yaptığı açıklanmış oldu.

“Çikolata çeşmeleri ne kadar da havalı, öyle değil mi! Üstelik akışkanlar dinamiğinin çok önemli kimi yanları için bir model oluşturuyorlar,” diyor Townsend. Kendisi çikolata perdesinin eğimi bilmecesini çözmek için su çanları üzerine yapılmış bazı klasik çalışmalardan da yararlanmış. “Mutfağınızda kolayca bir su çanı yapabilirsiniz. Sadece bir kalem alın ve üstüne bozuk para koyarak, musluğun altına sabitleyin. Böylece çan biçimli güzel bir su çeşmeniz olacak,” şeklinde açıklıyor Dr.Wilson.

Basit bir su çanı. (Telif: Adam Townsend/Helen Wilson)

Su çanının fiziği çikolata perdesininki ile tam olarak aynı ve çikolatanın içeri doğru kıvrılmasının birincil nedeni yüzey gerilimi. Bilimciler ayrıca borudan çeşmenin tepesine doğru olan akışı ve çikolata çeşmesindeki farklı plastik katmanları üzerinde oluşan akışları da incelemiş. “Hem çikolata çeşmesi hem de su çanı deneylerini gerçekleştirmek şaşırtıcı ölçüde basit. Buna rağmen Newton tipi akışkanların da, Newton tipi olmayan akışkanların da çok çeşitli yönlerini görmemizi sağlıyorlar,” diye ekliyor Wilson.

Ekip akışı üç ana bölümde ele almış: Merkezdeki yukarı doğru akış, her bir kubbenin üzerindeki ince katmanlı akış ve kubbeler arasında serbestçe düşen perde akışı. Merkezdeki akış kayma incelmesi (İng. shear-thinning) etkilerine ışık tutarken, kubbe akışı ince film akışı olarak modellenebiliyor ve en önemli etkiler kütleçekim ile viskozite arasındaki dengeden doğuyor. Son olarak, perde akışı su çanları için zaten varolan kuramlarla açıklanabiliyor. Boru akışında Newton tipi akışkanlar parabolik hız profili sergiliyor; kayma incelmesi profili daha az keskin hale getiriyor. Kubbe üzerindeki ince film akışında, kütleçekimsel ve viskoz etkiler dengeleniyor. Çikolata kubbeden aşağı inerken incelip yavaşlıyor. Perde akışında, çikolatayı çeşme eksenine doğru çeken en önemli etken yüzey gerilimi oluyor.

Adam Townsend ve çikolata çeşmesi. (Telif: Adam Townsend/Helen Wilson)

Ciddi bir matematik probleminin uygulamasının bu kadar eğlenceli olması sayesinde, halka açık konuşmalar sırasında oldukça ilgi gördüklerini belirten Townsend, sadece bir kişiye bile matematiğin Pisagor Teoremi’nden fazlası olduğunu gösterebilirse, kendini başarılı sayacağını söylüyor. Aynı matematiğin endüstride çok sayıda başka uygulama alanı olsa da, hiçbirinin çikolata çeşmesi kadar lezzetli olmadığı açık.

Kaynak ve İleri Okuma

Etiket
  • Projelerimizde bize destek olmak ister misiniz?
  • Dilediğiniz miktarda aylık veya tek seferlik bağış yapabilirsiniz.
  • Destek Ol
Yorum Yap (0 )

Yorum yapabilmek için giriş yapmalısınız.

Bunlar da ilginizi çekebilir

Bağış Yap, Destek Ol!
Projelerimizde bize destek olmak isterseniz,
Patreon üzerinden
bütçenizi zorlamayacak şekilde aylık veya tek seferlik bağışta bulunabilirsiniz.
E-Bülten Üyeliği
Duyurulardan e-posta ile
haberdar olmak istiyorum.
Reklam Reklam Ver
Arşiv