Giải được bài toán bánh pancake

Nếu bạn xoay một cốc rượu theo chiều kim đồng hồ, thì rượu bên trong cũng sẽ quay theo chiều kim đồng hồ. Thế nhưng, nếu bạn đang làm bánh pancake blueberry và bạn xoay cái chão theo chiều kim đồng hồ, thì bánh pancake sẽ quay ngược chiều kim đồng hồ. Bạn không tin chúng tôi ư? Hãy thử làm nhé.

Điều tương tự xảy ra với một cốc bột mì. Một ít bột mì sẽ quay theo chiều kim đồng hồ khi cái cốc bị xoay theo chiều kim đồng hồ. Tuy nhiên, rất nhiều bột mì trong một cái cốc bị xoay theo chiều kim đồng hồ sẽ quay ngược chiều kim đồng hồ.

“Đó là một hành trạng thật sự bất ngờ bởi lẽ, không giống như rượu và pancake, đây là những vật y hệt nhau, ở trong tình huống y hệt nhau,” theo lời Lisa Lee, một sinh viên ngành vật lí ứng dụng tại Khoa Kĩ thuật và Khoa học Ứng dụng Harvard.

Lee và đội nghiên cứu đã cất công tìm hiểu nguyên nhân vật lí vì sao các tập hợp hạt lại hành xử theo kiểu như vậy. Và như chuyện vỡ lẽ, mọi thứ hóa ra là do ma sát.

Nghiên cứu được công bố trên tạp chí Physical Review E.

Một nhóm hạt bột thuộc về một họ vật liệu gọi là các môi trường dạng hạt, một tập hợp gồm những hạt vĩ mô, ví dụ như cát, tuyết, hay một chai chứa hạt đậu.

Lí do khiến rượu quay theo chiều kim đồng hồ khi cốc bị xoay theo chiều kim đồng hồ còn bánh pancake sẽ quay theo chiều ngược lại là bởi vì rượu là chất lỏng, tương tự như các môi trường dạng hạt chịu ma sát thấp, còn bánh pancake là chất rắn, tương tự như các môi trường dạng hạt chịu ma sát cao. Khi cái chão pancake bị xoay, thì phần rìa của bánh sẽ đón theo rìa chão và làm quay món ăn sáng ngon tuyệt theo chiều ngược lại.

“Các tập hợp hạt vĩ mô rất thú vị bởi lẽ, tùy thuộc vào điều kiện của chúng, chúng có thể hành xử giống chất lỏng hoặc chất rắn,” Lee cho biết. “Chẳng hạn, cát trong đồng hồ cát sẽ chảy giống như chất lỏng còn cát trên bãi biển thì hành xử giống chất rắn nâng đỡ sức nặng của bạn.”

Làm thế nào những vật như thế này chuyển từ trạng thái lỏng sang rắn đã là một câu hỏi bỏ ngỏ trong hàng thập niên.

Lee và đội nghiên cứu tìm thấy rằng những nhóm nhỏ hạt bột có ma sát hiệu dụng thấp hơn những nhóm lớn hạt bột, đưa đến sự chuyển tiếp từ trạng thái lỏng sang rắn.

“Một hạt quay cuộn theo một chiều gặp rất ít ma sát,” Lee nói. “Nhưng nhiều hạt, quay cuộn theo cùng một chiều, tất cả đều tiếp xúc với nhau, thì chịu rất nhiều ma sát, làm cho nhóm chuyển sang trạng thái rắn và thay đổi hành trạng.”

Giống như bánh pancake, nhóm chất rắn gồm những hạt xoay cuộn này đón lấy rìa bình chứa của chúng và bắt đầu quay theo chiều ngược lại.

Sử dụng một mô phỏng trên máy tính, Lee cùng với các đồng tác giả John Paul Ryan và Miranda Holmes-Cerfon, đã chứng minh rằng khi loại bỏ toàn bộ ma sát, các hạt sẽ không bao giờ chuyển sang trạng thái rắn, cho dù có bao nhiêu hạt đi chăng nữa. Nếu các hạt càng thô ráp, thì chúng chuyển từ lỏng sang rắn càng nhanh hơn.

Tham khảo: DOI: 10.1103/PhysRevE.100.012903

Nguồn: PhysOrg.com

Vui lòng ghi rõ "Nguồn Thuvienvatly.com" khi đăng lại bài từ CTV của chúng tôi.

Nếu thấy thích, hãy Đăng kí để nhận bài viết mới qua email
Tin tức vật lý
Extension Thuvienvatly.com cho Chrome

Thêm ý kiến của bạn

Security code
Refresh

Các bài khác


Tương lai nhân loại - Michio Kaku (Phần 32)
13/11/2019
12. TÌM KIẾM SỰ SỐNG NGOÀI TRÁI ĐẤT Một ngày nọ, người ngoài hành tinh đến. Họ đến từ những vùng đất xa xôi mà chưa
Tương lai nhân loại - Michio Kaku (Phần 31)
13/11/2019
HẬU NHÂN LOÀI TRONG TƯƠNG LAI? Những ủng hộ chủ nghĩa biến đổi nhân loài tin rằng khi chúng ta gặp gỡ nền văn minh tiên
250 Mốc Son Chói Lọi Trong Lịch Sử Vật Lí (Phần 60)
11/11/2019
Định luật Coulomb về Tĩnh điện 1785 Charles-Augustin Coulomb (1736–1806) “Chúng ta gọi ngọn lửa của đám mây đen ấy là
250 Mốc Son Chói Lọi Trong Lịch Sử Vật Lí (Phần 59)
11/11/2019
Lỗ đen 1783 John Michell (1724-1793), Karl Schwarzschild (1873-1916), John Archibald Wheeler (1911-2008), Stephen William Hawking (1942-2018) Các nhà
Chuyển động của các hành tinh đặt ra giới hạn mới lên khối lượng graviton
11/11/2019
Có thể dùng chuyển động của các hành tinh để đưa ra ước tính tốt nhất cho giới hạn trên của khối lượng graviton – một
Đi tìm nguồn gốc của khái niệm du hành thời gian
10/11/2019
Giấc mơ du hành xuyên thời gian vốn đã xưa cũ và ở đâu cũng có. Thế nhưng niềm hứng khởi của con người đối với sự du
Thorium decahydride siêu dẫn ở 161 K
09/11/2019
Một nhóm nhà khoa học, dưới sự chỉ đạo của Artem Oganov ở Skoltech và Viện Vật lí và Công nghệ Moscow, và Ivan Troyan ở Viện
Vật lí Lượng tử Tốc hành (Phần 92)
09/11/2019
Các kiểu máy tính lượng tử Các nhà vật lí đang phát triển máy tính lượng tử không kì vọng chế tạo được ngay một mẫu

Chúng tôi hiện có hơn 60 nghìn tài liệu để bạn tìm

360 độ

Vật lý 360 độ là trang tin nhanh, trao đổi chuyên đề vật lý và các khoa học khác cũng như các nội dung liên quan đến dạy và học.
Hi vọng các bạn giúp chúng tôi bằng cách đăng kí làm CTV.
Liên hệ: banquantri@thuvienvatly.com