Физика, которая объясняет, почему арахисовое масло — вкусная жидкость

Требования Администрации транспортной безопасности вбиты в голову каждому часто летающему пассажиру: вы можете перевозить жидкости объемом менее 100 миллилитров каждая.

Но когда TSA недавно конфисковала баночка джифа под этим правилом, любители арахисового масла ополчились. Некоторые скептики безопасности могут подозревать, что голодные офицеры просто хотели сделать свои собственные PB&J.

Однако TSA утверждает, что арахисовое масло является жидкостью, а полноразмерная банка Jif превышает предел в 3,4 унции. .

Точно так же, как любимый американцами ингредиент для сэндвичей на основе бобовых, эта история – и возмущение, которое она вызвала – начала распространяться.

Тем не менее, я инженер-механик, изучающий жидкости. потоки, и действие TSA имело для меня смысл. Согласно научному определению, арахисовое масло действительно является жидкостью.

Сначала рассмотрим жидкости

Чтобы дать определение жидкости, мы должны сначала дать определение жидкости. Любой материал, который непрерывно течет при приложении силы сдвига, является жидкостью. Думайте о силе сдвига как о режущем действии через вещество, которое заставляет его течь непрерывно.

Например, движение вашей руки заставляет окружающий воздух изменять форму – или деформироваться, если использовать термин физики – и течь с пути. То же самое происходит с водой, когда ваша рука совершает плавательный гребок.

Есть много видов жидкостей. Некоторые действуют очень предсказуемо и двигаются плавно, как воздух или вода. Их называют ньютоновскими жидкостями, названными в честь сэра Исаака Ньютона.

С научной точки зрения ньютоновская жидкость — это жидкость, в которой сила сдвига изменяется прямо пропорционально напряжению, которое она оказывает на материал, известному как деформация сдвига.

Для ньютоновской жидкости сопротивление потоку жидкости, то есть ее вязкость, постоянна при заданной температуре.

Другие типы жидкостей движутся не так плавно и легко. . Для некоторых, таких как арахисовое масло, может потребоваться минимальное усилие сдвига или резания, чтобы заставить его течь, и оно может изменяться нелинейно в зависимости от напряжения сдвига. Представьте, что вы перемешиваете банку с арахисовым маслом.

Если вы будете мешать очень быстро и с большей силой сдвига, ПБ станет более жидким, а если вы будете мешать медленно, ПБ останется жестким. Такие жидкости называются неньютоновскими. Арахисовое масло может больше прилипать, чем течь — возможно, вы могли бы считать это движение более объемным.

Арахисовое масло на самом деле является отличным примером неньютоновской жидкости, потому что оно не течет так легко, как воздух или воды, но будет течь, если приложить достаточное усилие, например, когда нож намазывает его на хлеб.

То, насколько легко оно течет, также зависит от температуры — вы могли столкнуться с каплями арахисового масла после того, как намазали его на теплый тост. .

Странные жидкости окружают нас повсюду

Наша повседневная жизнь — но не ручная кладь в самолетах — наполнена веществами, которые представляют собой неожиданные жидкости. В общем, если он может течь, это жидкость. И в конечном итоге оно примет форму контейнера.

Некоторые удивительные жидкости соседствуют с арахисовым маслом по кухне, например, взбитые сливки, майонез и тесто для печенья. Вы найдете другие в ванной, как зубная паста. Мир природы является домом для других странных жидкостей, таких как лава, оползни, лавины и зыбучие пески.

Гравий можно считать похожим на жидкость. Отдельные частицы представляют собой твердые вещества, но совокупность частиц гравия может быть высыпана и заполнена контейнером — это то, что называется гранулированной жидкостью, потому что она обладает свойствами, подобными жидкости. То же самое можно сказать о хлопьях, высыпанных из коробки, или о сахаре в миске.

Движение транспорта проходит по оживленной трассе, а люди вытекают из переполненного спортивного зала.

Вы мог бы даже рассматривать кошку, лежащую на солнце, как жидкость, когда она распласталась и наполнила свою подобную контейнеру кожу. Сонные, расслабленные собаки, белки и даже обморочные младенцы могут подпадать под определение жидкости.

Жидкости — это один из видов жидкости

Теперь вы можете возразить: но, TSA не называет арахисовое масло жидкостью, они говорят, что это жидкость!

Жидкости делятся на две основные категории: газы и жидкости. И газы, и жидкости можно деформировать и наливать в сосуды, и они примут форму своего сосуда. Но газы можно сжать, а жидкости — нет, по крайней мере, нелегко.

Арахисовое масло можно налить в контейнер, и тогда оно деформируется или примет форму контейнера. И каждый 5-летний ребенок знает, что арахисовое масло не сжимается. Когда они смешивают свои PB&J или крекеры с арахисовым маслом, арахисовое масло не становится меньше. Нет, оно разбрызгивается по бокам и попадает им в руки.

Итак, вердикт арахисовому маслу: вкусная жидкость.

Если вы планируете приготовить бутерброд с бутербродами в полете, рассчитывайте на то, что возьмете с собой менее 3,4 унций жидкого арахисового масла. То же самое относится и к его жидкому родственнику, желе. gif?distributor=republish-lightbox-basic» alt=»Разговор» width=»1″ height=»1″ style=»border: none !important; box-shadow: none !important; margin: 0 !important; max -height: 1px !важно; max-width: 1px !важно; min-height: 1px !важно; min-width: 1px !важно; непрозрачность: 0 !важно; контур: нет !важно; padding: 0 !важно;» referrerpolicy=»no-referrer-when-downgrade»>

Тед Хайндель, профессор университета, профессор термальных наук Берглса и директор Центра исследований и образования многофазных потоков Университета штата Айова

Эта статья переиздана из The Conversation под лицензией Creative Commons. Прочтите исходную статью.