Физики из США продемонстрировали, каким образом спагетти становятся мягкими во время приготовления. Для этого они создали математическую модель, в которой «сварили» одну нить макарон, расположенную под углом ко дну кастрюли. Описание модели и ее результаты опубликованы в журнале Physical Review.
Спагетти обладают рядом необычных механических свойств. На самое известное из них указал Ричард Фейнман — сухую нить спагетти почти никогда не получается разломить на две части, их всегда больше. Французские физики объяснили эту странность лишь в 2005 году. Оказалось, что первый надлом порождает волну распрямления, которая ломает нить еще в нескольких местах (за свое открытие они были удостоены Шнобелевской премии), а ломать спагетти пополам физики научились лишь в 2018 году (за эту работу «Шнобелевку» пока не присудили).
Теперь физики перешли к приготовлению макарон. Натаниэль Голдберг (Nathaniel Goldberg) и Оливер О’Рейли (Oliver O’Reilly) из Калифорнийского университета изучили поведение спагетти в воде. Они расположили макаронину так, чтобы один ее край находился на дне, а другой — на стенке кастрюли, и стали наблюдать. Через некоторое время нить спагетти провисла, затем начала ложиться на дно, и, наконец, ее верхний край перестал касаться стенки. Каждой стадии ученые дали свое название: провисание, оседание и закручивание.
Три этапа приготовления спагетти: (а) провисание, (b) оседание, (c) закручивание
Nathaniel N. Goldberg et al. / Physical Review, 2020
Самое простое объяснение такого процесса — вода делает спагетти мягче, а сила притяжения заставляет их провисать — оказывается лишь наполовину верным. Если достать макаронину на этапе провисания и положить на ровную поверхность, ее изгиб сохранится. На самом деле процесс приготовления спагетти определяется сложной диффузией воды вглубь макарон. Поверхность, разделяющая сухую и влажную часть изделия, движется в центр стержня спагетти. Когда поверхность достигает центра — макароны готовы.
Для построения модели Голдберг и О’Рейли заменили спагетти гибким стержнем. Пользуясь принципом эластики Эйлера и черпая идеи из механики растущих стержней ученые проиллюстрировали все три этапа приготовления макарон. Для проверки своей модели, они провели эксперимент с одной нитью спагетти, погруженной в воду комнатной температуры (температура влияет лишь на время протекания процесса, а его характер остается неизменным). Через каждые 15 секунд ученые отмечали положение верхнего края макаронины. Они сравнили экспериментальные значения с предсказаниями модели и получили достаточно хорошее совпадение.
График высоты верхнего края спагетти от времени. Красная линия — предсказание модели, синяя — экспериментальные данные
Nathaniel N. Goldberg et al. / Physical Review, 2020
Голдберг и О’Рейли считают, что их модель может быть полезной в промышленной кулинарии. Пользуясь ей, можно установить степень готовности макарон с помощью оценки степени их деформации.
Leave a Reply