吃前摇一摇骗了你多少年?

作者: 实验君

来源: 把科学带回家

发布日期: 2018-11-23

文章探讨了吃麦片和薯片时经常遇到的现象,即大颗粒或大片物体总是位于顶部,小颗粒或小片物体位于底部。这种现象被称为巴西果效应,是由于摇晃过程中大颗粒上浮而小颗粒下沉的结果。文章还介绍了如何通过简单的实验观察这一现象,并讨论了其在自然界和工业中的应用。

吃前摇一摇骗了你多少年?你没发现一包薯片里总是大片的在上面?不知道你平常吃不吃麦片,吃不吃带果仁果干的麦片。如果你经常吃的话,你可以注意一下,一盒麦片里一般吃到最后是麦片多,还是果仁果干多?你发现没,一盒麦片里,总是果仁/果干先被倒完?总之呢,果仁麦片是不可以吃前摇一摇的,摇多了只会让以后的你吃不到里面的果仁而已。薯片也是一样,买回家的薯片,总是大片的在上面,小片的在下面。

如果你不想吃到最后都是小的碎的薯片,最好不要摇。知道为什么么?关键概念巴西果效应材料和操作一盒含果仁/干果的麦片或者大小不同的薯片或者一罐咖啡粉/盐罐子或者2种不同大小的珠子,一个透明的管子(如试管、笔筒)操作很简单啊,像英国诺丁汉大学的天文学教授 Roger Bowley 这样猛摇麦片盒子,看看本来均匀的麦片,是不 是会逐渐分层?更大的果仁是不是会上升?

一碗不同大小的薯片,摇了以后,大的薯片就会上升。如果你家有咖啡粉(或者是盐罐子,最好是粗盐),也可以这样摇一摇试一试,你会发现,咖啡粉表面的颗粒总 是比下面的要大一些、粗一些。把不锈钢球放到沙子里摇一摇, 不锈钢 球也会上升。原理实际上我们观察到的现象,在物理学中有个正式的名字,就是 巴西果效应 ( the brazil nut effect )。

物理学家和食 品工程学家在很早以前就注意到这个奇怪的现象了。造成这个现象的原因,当然就是因为麦片盒子被摇晃了。实际上在摇晃的过程中,麦片里的果仁和果干会 “ 上 浮 ”,而更小的麦片却会相对 “ 下沉 ”。具体来看,当你摇晃麦片盒的时候,果仁下方会出现微小的间隙,而更小的麦片此时会趁虚而入,霸占这个间 隙,从而把果仁往上推。就这样,果仁慢慢地浮到了上方,就像油从水里浮上来一样。

不仅是麦片,所有粉状颗粒状的东西都有这个性质。比如咖啡罐里总是更大的颗粒浮在表面。因为巴西果效应的存在,久而久之,一盒麦片里上方的果仁就首先被倒完。比大颗粒上浮更奇怪的是,大颗粒还会聚在一起。2004 年,英国诺丁汉大学的物理学家 Duncan A. Saunders 发现,大颗粒就像具有 “ 社会性 ” 一样,在 “ 动荡不安 ” 的情况下 “ 抱团取暖 ”,聚在一起。

在震动时,大颗粒会聚在一起。@DOI: 10.1103/PhysRevLett.93.208002 如果你有 2 种大小不同的珠子,也可以做这个实验。像下面这样放到试管里,然后加一点水摇一摇,就会发现 2 种 珠子会分层,大珠子会抱团。其实吧,巴西果效应是奇特的 颗粒材料 ( granular materials,小颗粒物质组成的材料) 的一种性质之一。

在自然 界中,雪花和沙粒都是典型的颗粒材料材料。从材料学的角度看,颗粒材料同时有固体、液体和气体的性质,它 们没有单一的 相 ( phase of matter )。物理学家们到目前为止尚未找到 所有影响 巴西果效应的因素。一些研究发现, 2 种颗粒物质的密度比、气压、重 力都会影响巴西果效应。虽然我们对巴西果效应了解得并不透彻,但它在工业上有很多应用啊,比如筛选不同大小的颗粒什么的。

雪崩时,也是大块的雪球在上。在泥石流来袭时,也会观察到大规模的巴西果效应,沉积物会发生分层。泥石流过后,沉积岩上方的石头更大,就是因为巴西果效应。DOI: 10.1016/S1876-3804(17)30023-X 亲爱的小伙伴们,你有没有尝试 “ 吃前别摇 ”?想让更多小伙伴看到你的作品?可以把你拍到的照片发给我们哦~你也可以把孩子的小名 一起发过来 展示在我们推送中。

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