Logiška yra išspausti į kavą paskutinį pieno lašą ir į salotas suvarvinti paskutinius brangaus alyvuogių aliejaus lašelius, todėl rymome virtuvėje, laikydami butelius ar kartonines pakuotes nepatogiu kampu, laukdami ir stebėdami, kiek tik užtenka kantrybės. Kiek laiko turėtume laukti? Du fizikai iš Brauno universiteto Providense, Rod Ailando valstijoje, JAV, nusprendė tai išsiaiškinti.
Kasdienybės mokslo tyrimai
Fizikos profesorius Jay Tangas paprastai tiria bakterijų biofiziką – tiksliau, kaip juda vienaląsčiai organizmai ir kaip bakterijų spiečiai plinta drėgnuose paviršiuose. Šiems tyrimams būtinas gilus skysčių mechanikos išmanymas. Siekdamas, kad doktorantas Thomas Dutta geriau suvoktų šias sąvokas, J. Tangas nusprendė sutelkti dėmesį į kasdienius fizikos reiškinius.
Pavyzdžiui, paimkime jo iškeltą kiniškos keptuvės plovimo problemą. Profesorius jos nenusausina šluoste, kad nenutrintų svarbaus aliejaus sluoksnio, neleidžiančio maistui pridegti. Tačiau jei keptuvė per ilgai lieka drėgna, garuojant likusiam vandeniui gali susidaryti rūdys.
„Po plovimo išpylus vandenį, visada lieka plonas vandens sluoksnis, – sakė J. Tangas. – Todėl paprastai palaukiu keletą minučių, kad tas vandens sluoksnis susikauptų dugne, ir tada jį išpilu.“
Bet ar tų kelių minučių pakanka, kad susikauptų kuo daugiau likusio vandens? Norėdami tai išsiaiškinti, mokslininkai pabandė apskaičiuoti, kiek laiko reikia, kad skysčiai ištekėtų. Be kita ko, jie tyrė pieną, alyvuogių aliejų, klevų sirupą ir J. Tango keptuvėje susikaupiantį vandenį.
Skysčių mechanika ir klevų sirupas
Reikiamą laiką J. Tangas ir Th. Dutta apskaičiavo naudodami Navier-Stokeso lygtis, kurios apibūdina skysčių ir dujų, pavyzdžiui, vandens, naftos ir oro, judėjimą.
Fizikai iškėlė hipotezę, kiek laiko skysčiams prireiks nutekėti nuožulniu paviršiumi, ir patikrino ją eksperimentais. Jie leido skysčiams lašėti žemyn nuo 45 laipsnių kampu pakreiptos plokštės. Pasvėrę nutekėjusį skystį, mokslininkai nustatė, kada nutekėjo 90 proc. skysčio.
Eksperimentai iš esmės patvirtino jų hipotezes. Vanduo nutekėjo per kelias sekundes. Mažos klampos skysčių, pavyzdžiui, pieno, atveju 90 proc. plonos skysčio plėvelės nutekėjo per maždaug 30 sekundžių. Tuo tarpu tirštesnio alyvuogių aliejaus nutekėjimas užtruko daugiau nei 9 minutes, o šalto klevų sirupo – keletą valandų.
O kaip dėl „keptuvės problemos“? Pasitelkdamas skysčių dinamikos lygtis, Th. Dutta sukūrė kompiuterinį modeliavimą, leidusį nustatyti optimalų laukimo laiką, per kurį keptuvėje susirenka likęs vanduo.
„Buvau nustebęs ir, tiesą sakant, šiek tiek nusivylęs, – sakė J. Tangas. – Paprastai laukiu vos apie vieną ar dvi minutes, bet pasirodo, kad turiu būti kur kas kantresnis.“ Th. Duttos skaičiavimai parodė, kad 90 proc. likusio vandens keptuvės dugne susikaupia per maždaug 15 minučių.
Vokiečių apdovanojimas už „žaismingą“ mokslą
Mario Markuso apdovanojimas „Ludic Science“ skiriamas išradingu smalsumu išsiskiriantiems gamtos mokslų srities tyrimams. Žodis „ludus“ kilęs iš lotynų kalbos ir reiškia „žaidimas“.
Šį 10 000 eurų vertės apdovanojimą Vokietijos chemikų draugiją skiria nuo 2022 m. Apdovanojimą įsteigė vokiečių-čiliečių kilmės fizikas Mario Markusas, vykdęs mokslinius tyrimus Maxo Plancko molekulinės fiziologijos institute ir turėjęs didelę įtaką „žaismingo mokslo“ srityje.
Atradimai, padarę įtaką mūsų gyvenimo būdui, dažnai gimsta iš žaismingų eksperimentų ir šiek tiek smalsumo.
Atsitiktinumo veiksnys padeda mokslininkams
Alexanderis Flemingas atrado peniciliną tik todėl, kad pelėsių genties Penicillium sporos atsitiktinai pateko ant bakterijų kultūrų, kurias jis ketino naudoti eksperimentams. Mokslininkas pastebėjo, kad dėl to daugelis bakterijų žuvo.
Charlesas Nelsonas Goodyearas netyčia išpylė natūralaus kaučiuko ir sieros mišinį ant karštos viryklės – ant karšto paviršiaus patekęs kaučiukas tapo žymiai elastingesnis, tvirtesnis ir stabilesnis. Taip buvo atrasta kaučiuko vulkanizacija.
Už „Play-Doh“ turime padėkoti moteriai vardu Kay Zufall. Ši darželio auklėtoja pastebėjo, kad vaikai mėgsta žaisti su minkštu, lipdymui pasiduodančiu tapetų valikliu, ir sugalvojo pavadinimą „Play-Doh“; ši medžiaga šiandien plačia naudojama vaikų darželiuose ir žaidimų kambariuose visame pasaulyje.
