I fisici della Brown University hanno applicato la dinamica dei fluidi complessa a un problema sorprendentemente riconoscibile: perché le ultime gocce di liquidi impiegano così tanto tempo per svuotarsi dai contenitori. La ricerca, pubblicata su Physics of Fluids, utilizza le consolidate equazioni di Navier-Stokes per prevedere esattamente quanto tempo impiega i fluidi di varia viscosità a drenare sotto gravità.
La scienza della pazienza
Lo studio è nato dalla frustrazione quotidiana. I ricercatori Jay Tang e Thomas Dutta, mentre lavoravano su progetti separati che coinvolgevano il comportamento dei fluidi (Tang sulla crescita batterica in ambienti umidi, Dutta sul flusso superficiale), hanno notato il fastidio persistente di aspettare che i liquidi viscosi si svuotino. Dutta ha ricordato l’insistenza di sua nonna nel voler bere fino all’ultima goccia, mentre Tang ha dovuto affrontare lo stesso problema pulendo il suo wok in ghisa.
La chiave sta nel regime viscoso della dinamica dei fluidi: il modo in cui l’attrito interno influisce sul movimento dei liquidi. Il team ha utilizzato le equazioni di Navier-Stokes per modellare questo, quindi ha testato le proprie previsioni versando liquidi come acqua, latte, burro e olio d’oliva su una piastra inclinata di 45 gradi, misurando il tempo di drenaggio fino a quando il 90% del liquido non era defluito.
Risultati: la viscosità è tutto
Gli esperimenti hanno confermato i calcoli teorici: la viscosità è il fattore dominante. L’acqua veniva drenata in pochi secondi, mentre lo sciroppo d’acero freddo richiedeva ore. Tang, che lascia deliberatamente l’olio sul suo wok per prevenire la ruggine, ha ammesso di aver sottovalutato il tempo di attesa: la sua seconda inclinazione ideale dovrebbe avvenire dopo un massimo di 15 minuti.
Oltre il lavello della cucina
Questa non è solo scienza della cucina. Gli stessi principi che governano l’ultima goccia di sciroppo si applicano anche alla dinamica batterica, dove il flusso del fluido determina il comportamento microbico. Lo studio fornisce un esercizio di formazione pratica per i ricercatori, ma dimostra anche come la fisica fondamentale sia alla base anche degli aspetti più banali della vita quotidiana.
“Questa fisica è ovunque nella nostra ricerca principale… guarda caso è anche la fisica dei fluidi quotidiani della cucina”, spiega Tang.
Lo studio ricorda in modo umoristico che anche i fenomeni apparentemente semplici hanno spiegazioni scientifiche complesse. Sottolinea inoltre l’importanza della pazienza, soprattutto quando si ha a che fare con fluidi particolarmente viscosi.
