Çikolata Çeşmesinin Fiziği

“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 çanlarıüzerine 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.

Su çanının fiziği çikolata perdesininki ile tam olarak aynı ve çikolatanın içeri doğru kıvrılmasının birincil nedeniyüzey 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 akışve 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.

Ciddi bir matematik probeminin 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
*Bilimfili - "Çikolata Çeşmesinin Fiziği"
http://bilimfili.com/cikolata-cesmesinin-fizigi/