Исследователи из Гёттингенского университета в Германии раскрыли физические процессы, стоящие за характерными звуками и движениями жидкости при открытии бутылки пива с бугельной пробкой. Макс Кох, увлеченный домашним пивоварением, и Роберт Меттин, руководитель группы «Ультразвук и кавитация» в Третьем институте физики и биофизики университета, провели детальное исследование этого повседневного явления.
Изначально Кох использовал высокоскоростную камеру для съемки процесса открытия бутылки с домашним пивом, но вскоре это переросло в полноценное научное исследование для специального выпуска журнала "Physics of Fluids", посвященного «кухонным потокам». Учёные задействовали высокоскоростную видеосъемку, высокоточную аудиозапись и компьютерное моделирование гидродинамики для изучения происходящих процессов.
Исследование показало, что знаменитый «хлопок» при открытии бутылки на самом деле не является единичной ударной волной, а представляет собой быстрый звук типа «а-а». Интересно, что частота этого звука ниже, чем резонанс, возникающий при задувании в полную бутылку. Причиной хлопка служит внезапное расширение смеси углекислого газа и воздуха, находящихся под давлением в бутылке.
Особенно удивительным оказался сильный охлаждающий эффект, сопровождающий открытие бутылки — температура внутри горлышка может падать примерно до -50 градусов Цельсия. При этом уровень звука внутри горлышка бутылки сравним или даже превышает шум авиационной турбины на расстоянии 1 метра.
Что касается характерного «плеска», исследователи выяснили, что после открытия бутылки растворенный в пиве углекислый газ начинает активно формировать пузырьки, что приводит к повышению уровня жидкости. Движение самой бутылки вызывает колебания жидкости, и высокоскоростная съемка позволила зафиксировать волну, образующуюся внутри горлышка.
Дополнительным наблюдением стал эффект передачи импульса, когда крышка ударяется об острый край стекла, что может спровоцировать интенсивное пенообразование. Усиленное формирование пузырьков существенно способствует этому явлению, известному любителям пива как «гашинг».
В ходе исследования ученые столкнулись с несколькими сложностями. Одной из них было объяснение низкой частоты звука «а-а» и поиск простой модели для объяснения наблюдаемых значений. Также возникло расхождение между компьютерными симуляциями и реальными экспериментами: симуляции показывали начальный сильный акустический пик, который отсутствовал в реальных экспериментах.
С юмором ученые отметили еще одну сложность исследования — необходимость сохранять ясность мышления при дегустации образцов домашнего пива. Это исследование не только раскрывает физику повседневного явления, но и демонстрирует, как наука может находить увлекательные объекты изучения в самых обыденных ситуациях.
Изображение носит иллюстративный характер
Изначально Кох использовал высокоскоростную камеру для съемки процесса открытия бутылки с домашним пивом, но вскоре это переросло в полноценное научное исследование для специального выпуска журнала "Physics of Fluids", посвященного «кухонным потокам». Учёные задействовали высокоскоростную видеосъемку, высокоточную аудиозапись и компьютерное моделирование гидродинамики для изучения происходящих процессов.
Исследование показало, что знаменитый «хлопок» при открытии бутылки на самом деле не является единичной ударной волной, а представляет собой быстрый звук типа «а-а». Интересно, что частота этого звука ниже, чем резонанс, возникающий при задувании в полную бутылку. Причиной хлопка служит внезапное расширение смеси углекислого газа и воздуха, находящихся под давлением в бутылке.
Особенно удивительным оказался сильный охлаждающий эффект, сопровождающий открытие бутылки — температура внутри горлышка может падать примерно до -50 градусов Цельсия. При этом уровень звука внутри горлышка бутылки сравним или даже превышает шум авиационной турбины на расстоянии 1 метра.
Что касается характерного «плеска», исследователи выяснили, что после открытия бутылки растворенный в пиве углекислый газ начинает активно формировать пузырьки, что приводит к повышению уровня жидкости. Движение самой бутылки вызывает колебания жидкости, и высокоскоростная съемка позволила зафиксировать волну, образующуюся внутри горлышка.
Дополнительным наблюдением стал эффект передачи импульса, когда крышка ударяется об острый край стекла, что может спровоцировать интенсивное пенообразование. Усиленное формирование пузырьков существенно способствует этому явлению, известному любителям пива как «гашинг».
В ходе исследования ученые столкнулись с несколькими сложностями. Одной из них было объяснение низкой частоты звука «а-а» и поиск простой модели для объяснения наблюдаемых значений. Также возникло расхождение между компьютерными симуляциями и реальными экспериментами: симуляции показывали начальный сильный акустический пик, который отсутствовал в реальных экспериментах.
С юмором ученые отметили еще одну сложность исследования — необходимость сохранять ясность мышления при дегустации образцов домашнего пива. Это исследование не только раскрывает физику повседневного явления, но и демонстрирует, как наука может находить увлекательные объекты изучения в самых обыденных ситуациях.
