ケチャップが残りわずかのときにいつも飛び散るのはなぜですか?物理学で説明できる

ほとんど空になったケチャップのボトルを絞ると、中身が爆発的に飛び出し、周囲のすべてが失われる様子を見たことがあります。それは私たちにも起こったことですが、私たちはその理由を自問したことがないかもしれません。しかし、オックスフォード大学の科学者チームはその疑問を提起し、それに答えるための計算も実行しました。

あなたの研究結果がこれまでのところプレプリントとしてのみ出版されていることを明確にすることが重要です。これは、出版に必要な改訂がまだ行われていないことを意味します。ただし、これらのレビューを受け取る一方で、彼らは米国物理学会の流体力学部門の会議で自分の研究を発表しました。

注意が必要ですが、科学を使って日常的に何かを説明しているのは興味深いことです。また、ユーザーとして私たちができることや、ケチャップメーカーがこれを防ぐためにどのような改善を導入できるかについても説明してくれたので、解決策を探すこともできました。重要な研究ではありませんが、少なくとも興味深いものではあります。科学もそれです。

ケチャップと流体物理学

ケチャップのボトルを絞るとき、いくつかの力が介入しますが、この現象には主に 2 つの力が関与します。

まず、容器の上部の空気がバネのように圧縮され、下の液体を押します。一方、この下向きの力は、容器の壁に向かうケチャップ自体の抵抗によって抵抗されます。では、ケチャップが少ない場合はどうなるのでしょうか？まあ、基本的には下向きの力を抑えるのが足りないので、この空気の圧縮によってソースが爆発的に出てきます。

問題ありません: 解決策はあります

この研究はケチャップボトルを使用して実施されたものではないことに注意してください。実際、その著者らは、オイルが満たされた毛細管に注射器から空気を注入することによって一連の実験を実行しました。このようにして、彼らは、液体のスムーズな流れが、突然スプリンクラーのように噴霧される原因を調査したいと考えました。

研究著者の一人であるChris MacMinn氏は、何が起こっているのか、そしてこの問題はどのように解決できるのかを声明で説明しています。 「液体を動かすための駆動力を生成するには空気を圧縮する必要があります。液体が流れるにつれて、押し出す液体がどんどん少なくなるため、粘度の抵抗が減少します」と彼は指摘します。 「同時に、液体の出口によりチューブ内で空気が膨張する余地が増えるため、時間の経過とともに駆動力が減少します。」

そのため、空気が圧縮されすぎないよう、優しく絞るのがポイントです。さらに、ケチャップ製造業者がノズルを大きくすれば、粘性抵抗が減少するため、問題の一部も解決されるだろうと彼らは考えています。そして、これらのコンテナの多くに付いているバルブが廃止されれば、問題はさらに解決されるでしょう。確かに、これらはこぼれを防ぐのに非常に役立ちます。ただし、ケチャップを出す前に絞る必要があるため、空気がより圧縮され、飛び散りが多くなります。

これを防ぐために、マックミン氏と彼のチームの推奨事項は、ケチャップが少なくなったら蓋を外すことです。これによりスペースが増えるため、ケチャップが自由に流れることができ、それほど大きな圧力をかける必要がなくなります。オックスフォード大学の教授自身が指摘しているように、これは私たちがすでに直感していたことですが、現在では数学がそれを裏付けています。この研究はまだレビューされていませんが、私たちが行っていることの背後にある物理学について考えることで、少なくとも蓋を外すことはできます。