讲给孩子的科学故事:扭开奥利奥,奶油总是一边儿多



扭开试一试

你是怎么吃奶油饼干的?

直接吃?泡牛奶吃?

都很好。

那你扭开过它吗?

试一试,看看会发生什么。


“偏心”的奶油

哥哥和妹妹都喜欢吃奶油夹心饼干。

爸爸负责为哥哥和妹妹的爱好提供资金支持,同时也定下了规矩,每人每天只能吃三块。

每天吃饼干的时候,哥哥和妹妹都充满幸福感。

这天吃过晚饭,爸爸提议全家观看电影。

妹妹冲哥哥眨了眨眼,蛋糕心神领会。

眨眼之间,一盒奶油加心饼干出现在桌子上。

哥哥倒出饼干。

只剩三个了,这个怎么办?

每人先拿一个,剩下的一个,扭一扭平分吧。

爸爸扭开一个饼干,把其中的一半递给妹妹。

咦?不公平啊!妹妹发现递给自己的一半只有很少一点奶油。

爸爸无奈,扭开了另外一个。结果还是不能平分。

哥哥和妹妹对视一眼,很默契地扭开了剩下的饼干。

全都是只有一半有奶油,另外一半饼干上只有一点点奶油。

这是怎么回事?

奶油实验

美国麻省理工学院的几位学者也有同样的困惑。

这几位学者组成了一个研究团队,针对“当扭开奶油加心饼干时,奶油只能粘附在一片上”这个“重大课题”展开了研究。

研究团队买回来20盒不同口味、不同形态的奶油加心饼干用做实验道具。

不仅如此,研究团队还专门发明了一种扭饼干用的机器。

这种机器的构造很简单,由一些3D打印的小部件和橡皮筋、硬币组成,不需要电源和电子设备。

研究人员用这种机器,通过简单地操作将饼干分离。

实验的结果显示,无论夹心多厚,是什么口味,或者用多大劲儿来扭开,最终大部分奶油都会跑到其中一边,而不会从中间断开或者是平均分开。

破解“奶油之谜”

研究团队最终得出了自己的结论。

首先,奶油属于非牛顿流体。

什么是非牛顿流体?

非牛顿流体广泛存在于生活、生产和大自然之中,番茄汁、淀粉液、蛋清、苹果浆、浓糖水、酱油、果酱、炼乳、琼脂、土豆浆、熔化的巧克力、面团、米粉团,当然还有奶油,这种东西都属于非牛顿流体。

非牛顿流体的黏度介于液体与固体之间。当它的表面受到压力时,会开始变硬,具备一定的固体特性;当表面没有压力时,又非常柔软,和液体一样。

所以,扭开奶油加心饼干,并不像表面上看起来那么简单,这是一种对非牛顿流体的压力测试。当施展的压力较小时,奶油这种非牛顿流体只发生变形,不产生流动。

扭开奥利奥,其实是一种模仿流变学的测试——研究一种非牛顿材料在扭曲、挤压或其他压力下是如何流动的。因此这个研究团队进行的,其实是在外力作用下,物体的变形和流动的研究。

是这种特性让奶油很少断开,而只会从一侧被分开。

其次,这种情况其实跟饼干的工业生产流程有关。

夹心总是先挤到一侧饼干上,然后再盖上另一片,这会导致夹心与第一片饼干结合更紧密。此外,在同一盒奥利奥中,粘住夹心的饼干也总是排列在相同的方向,所以饼干总会从一侧分开。

很好,现在我们知道了扭开饼干,奶油为什么总会偏向一边。

这种研究有什么用?

这就是科学精神。科学家之所以成为科学家就是因为他们对所有的事情都有好奇,并且会其二不舍地去追寻背后的奥秘。

其次,这个研究并非无用,研究团队表示,这种新的发现能帮助他们应用到其他领域,比如设计出更好用的墨水。

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