La prima ricerca qui è fatta dalla cucina

Questo articolo è stato prodotto e finanziato da Università di Oslo – Per saperne di più.

Sapevi che caffè latte, tè, lavarsi e cucinare possono insegnare agli scienziati molte cose nuove?

La scienza della cucina è un campo di ricerca attivo con problemi irrisolti e applicazioni importanti. La conoscenza della cucina spiega i fenomeni in natura ed è utile nell’industria, afferma Joachim Mossige dell’Università di Oslo (UiO).

Insieme ad altri tre ricercatori, ha pubblicato una recensione sulla scienza di Tutto ciò che galleggia in cucina.

L’interesse di Mussig per l’argomento si è fatto serio durante la pandemia, mentre lavorava come ricercatore alla Stanford University in California.

Quando tutto è stato chiuso, è stato perso l’accesso ai laboratori dell’università. All’inizio frustrante.

—Ma alla fine mi sono reso conto di avere un laboratorio a casa, dice.

Dalle foglie di tè agli embrioni

Mossige è un fisico e lavora a un progetto multidisciplinare sotto UiO: Scienze della vita Dove studiano lo sviluppo del feto. Un uovo fecondato è chiamato embrione da tre a otto settimane.

Circa cinque giorni dopo la fecondazione, l’ovulo fecondato attraversa una fase critica in cui la massa di cellule assume una forma leggermente allungata.

– Creiamo embrioni umani artificiali usando cellule staminali da un uovo fecondato, dice.

Anche la conoscenza della cucina gioca un ruolo qui. In laboratorio, i ricercatori usano quello che viene chiamato l’effetto della foglia di tè per aggregare le cellule in un grumo che in seguito diventerà un organo.

Possiamo vedere l’effetto se prepariamo tè sfuso in foglie. Quando ribaltiamo la tazza, potremmo aspettarci che le foglie di tè vengano spinte verso l’alto, ma in realtà accade il contrario. Le foglie di tè vengono raccolte nel mezzo.

Solo Albert Einstein ha studiato il paradosso della foglia di tè. Ha notato in un articolo del 1926 che lo stesso effetto fa vacillare i fiumi. Cioè, serpeggiare attraverso è normale.

Petrolio in mare mosso

Mossig e coautori sottolineano che le esperienze e le conoscenze basate in cucina rendono la scienza più accessibile.

Racconta la storia del maggiore Agnes Boucles. Secondo la sua stessa dichiarazione, aveva una passione per le scienze naturali, ma alla fine del XIX secolo alle donne non era permesso studiare all’università.

Suo fratello minore ha studiato fisica a Gottinga e ha condiviso con lei i suoi libri di testo. Agnes doveva prendersi cura dei suoi genitori a casa e combinare il bucato con acqua e sapone.

Descrisse i risultati in una lettera a Lord Rayleigh, che in seguito vinse il Premio Nobel per la fisica. Ha trovato la sua ricerca così interessante che ha inviato la lettera alla rivista natura Pubblicare.

La frase “versare olio in un mare turbolento” per calmare gli animi in un acceso dibattito aveva in origine un significato molto concreto: l’olio sull’acqua smorza le onde.

Gli esperimenti in cucina di Agnes Bockles l’hanno resa una pioniera nel campo della tensione superficiale, ma ci vorranno cento anni prima di avere una spiegazione definitiva.

Ora sappiamo che l’effetto calmante del petrolio è dovuto a un aumento della tensione superficiale nel film d’olio quando il film viene allungato, come quando il petrolio viene trascinato in mare dal vento, dice Mossig.

Equazioni da un milione di dollari

La matematica che descrive come si muovono liquidi e gas, che si tratti di caffè e latte mescolati in un caffelatte o di gas nell’atmosfera, sono chiamate equazioni di Navier-Stokes.

È facile da scrivere, ma molto difficile da risolvere, dice Mossig.

Così difficile, infatti, che chi ci riesce ottiene un milione di dollari dal Clay Mathematics Institute. Nel 2000 hanno promesso premi in denaro a chi ha trovato la soluzione a ciascuno dei sette problemi matematici che hanno chiamato i Problemi del Millennio. Sei dei problemi rimangono irrisolti.

Liquidi e gas si comportano allo stesso modo quando scorrono, avendo quindi il termine comune “fluido”.

Lo stesso Mossig condusse esperimenti di fisica della cucina e meccanica dei fluidi, compreso lo scioglimento del miele nel tè.

Poi ha avuto bisogno di aiuto con la matematica e l’ha ottenuto da Jan Martin Nordbotten a Bergen, noto come il più intelligente della Norvegia su NRK.

L’articolo che Mossig ha pubblicato con altri tre ricercatori è un articolo generale con una rassegna delle conoscenze e delle ricerche nell’intero campo.

Gran parte della ricerca è guidata dalla pura curiosità, dice Mossig, ma si rivela utile anche per noi.

Ad esempio, la tecnologia di miscelazione della pastella per macarons è stata sviluppata per mantenere l’aerazione, quindi può essere utile sia per la crittografia, l’industria chimica e le scienze della vita.

Provalo tu stesso con pepe e detersivo per piatti

Un fenomeno facile da verificare in cucina è l’effetto Marangoni. Cospargere il pepe in una ciotola d’acqua e vedere cosa succede se si aggiunge una piccola goccia di detersivo per piatti.

I grani di pepe scompaiono rapidamente verso il bordo. Le molecole nel sapone riducono la tensione superficiale e creano una corrente dalle aree di minore tensione superficiale alle aree di maggiore.

Una migliore dimostrazione dell’effetto può essere fatta con un piatto di latte. Aggiungere qualche goccia di colorante alimentare e punzecchiare la superficie con un batuffolo di cotone insaponato.

È stato dimostrato che alcuni insetti che camminano sulla superficie dell’acqua approfittano di questo effetto per fuggire rapidamente, afferma Mussig.

Gli insetti rilasciano sostanze chimiche che riducono la tensione superficiale dietro di loro, spingendoli così in avanti. Ispirati dagli insetti, alcuni ricercatori stanno sviluppando piccoli robot guidati dall’effetto Marangoni.

Frittelle di lava

Gli esperimenti in cucina sono utilizzati con grande successo nella didattica, anche a livello universitario. di Harvard Potresti, ad esempio, seguire un corso di fisica in cucina, un corso in cui impari concetti di fisica e cucina.

Nell’esempio di Università Bruna Il maestro Roberto Zenit ha affidato agli studenti il ​​compito di friggere le frittelle e filmare con il telefono mentre si versava la pastella nella padella. Misurando quanto velocemente cambia il raggio, gli studenti hanno trovato la viscosità della pastella dei pancake.

La viscosità si riferisce a quanto è viscoso qualcosa.

Di solito misuriamo la viscosità di una sostanza in laboratorio passando una palla, ma con gli esperimenti sui pancake, gli studenti hanno acquisito una comprensione più intuitiva del termine, afferma Mossig.

riferimento:

Arnold GTM Mattijsen et al.: Meccanica dei fluidi di cottura e altre correnti della scienza dell’alimentazione. Recensioni di fisica moderna2023. doi.org/10.1103/RevModPhys.95.025004.