Naukowcy w końcu rozwikłali jedną z najbardziej zwariowanych zagadek fizyki: dlaczego orzechy brazylijskie zawsze trafiają na szczyt?
Jeśli kiedykolwiek zanurzyłeś rękę w paczce mieszanki orzechów, być może zauważyłeś, że na górze zawsze znajdują się największe orzechy, takie jak orzechy brazylijskie. To samo dotyczy innych produktów w pudełkach takich jak płatki śniadaniowe – cząstki o różnych wymiarach mają tendencję do rozdzielania się według rozmiaru, a większe elementy docierają do góry.
Ale teraz, przy użyciu zdjęć poklatkowych 3D, naukowcy w końcu pokazali, jak działa „efekt orzecha brazylijskiego”.
Potrząsając mieszaniną orzeszków ziemnych i brazylijskich, z orzechami brazylijskimi umieszczonymi na dnie i wykonując skanowanie rentgenowskie 3D po każdym potrząśnięciu, naukowcy odkryli siły stojące za nieuniknionym kierowaniem się ku górze orzechów brazylijskich.
Mówią, że sekret tkwi w orientacji większych orzechów.
„Krytycznie rzecz biorąc, orientacja orzecha brazylijskiego jest kluczem do jego ruchu w górę”, powiedział w oświadczeniu główny autor badań Parmesh Gajjar, pracownik naukowy na Uniwersytecie w Manchesterze w Anglii. „Orzechy brazylijskie początkowo leżą poziomo, ale nie zaczynom “iść ku górze”, dopóki nie obrócą się w kierunku osi pionowej”. Mniejsze orzechy uderzają o boki większych, co zwiększa prawdopodobieństwo, że te większe się obrócą.
Gdy orzechy brazylijskie skierują się w górę – według badań po około 50 wstrząśnięciach opakowań – zostaje zwolnione miejsce, aby mniejsze orzechy opadają po bokach podczas kolejnych potrząśnięć. Opadanie kolejnych mniejszych orzechów w dół zmusza większe orzechy do przemieszczania się “ku górze”.
Tak więc, zanim typowa paczka mieszanki orzechów pojawiła się na półkach w sklepie spożywczym, tyle razy była potrząsana, że cała jej “większa zawartość” znajduje się na samej górze.
Odkrycie ma jednak zastosowania nie tylko w świecie orzechów. Wyniki mogą okazać się pomocne w wielu branżach.
„Pozwoli nam to lepiej zaprojektować sprzęt przemysłowy, aby zminimalizować segregację pod względem wielkości, prowadząc w ten sposób do bardziej jednorodnych mieszanek” – powiedział Gajjar. „Ma to kluczowe znaczenie dla wielu branż – na przykład dla zapewnienia równomiernej dystrybucji składników aktywnych w tabletkach leczniczych, ale także w przetwórstwie spożywczym, górnictwie i budownictwie”.
Naukowcy opublikowali swoje odkrycia 19 kwietnia w czasopiśmie Scientific Reports.
Źródło: Ben Turner
Scientists crack ‘the Brazil-nut’ puzzle, how do the largest nuts rise to the top?
Size segregation of irregular granular materials captured by time-resolved 3D imaging
Zdjęcie: Towfiqu Barbhuiya/EyeEm via Getty Images
