倒蚝油的时候,你一定也遇到过这种情况:瓶子斜举在半空,一滴、两滴、三滴 ...... 你以为马上就结束了,可总感觉还有最后一滴,迟迟不肯落下来。你等了 10 秒,又等了 10 秒,甚至忍不住晃一晃瓶子,想让它快一点。
其实,不只是蚝油,还有洗完铁锅后,那层薄薄的水膜——它们为什么就是 " 赖着不走 "?是瓶子设计有问题,还是我们倒的方式不对?
更让人好奇的是:那些黏在锅壁上、瓶壁上的最后一滴,到底要多久才能流完?为什么有些瓶子里的液体几乎倒不干净?
而这个问题,居然真的有人认真研究过。
物理学家算了一笔厨房里的账
来自布朗大学的托马斯 ? 杜塔(Thomas Dutta)和唐建新(Jay Tang)教授,就用流体力学的方法,算出了答案。
他们把厨房容器倾斜 45 度,用流体力学的核心方程去计算:容器内壁上那层薄薄的液膜,要多久才能流走 90%?结果因液体不同,差异大得离谱。水只要几秒钟;牛奶大约 30 秒;换成橄榄油,得等 9 分钟以上;要是冬天那种浓稠的枫糖浆,可能要等上几个小时。
为什么同样是液体,差别却能大到这种程度?区别在于:黏度。黏度越高,液体内部的摩擦力越大,分子之间 " 手拉手 " 拉得越紧,越不愿意在重力的催促下往下流。水几乎不怎么抵抗重力,所以几秒就走干净了;
枫糖浆则像一群赖在沙发上不肯起来的人,你把沙发竖起来,他们也只是非常非常缓慢地往下滑。所以,那些你觉得顽固的液体,其实只是更黏,更不愿意动而已。
看似日常的问题背后却是经典物理
这项研究发表在《流体物理学》(Physics of Fluids)期刊上,乍一看,它像是在一本正经地搞笑,但它的来头一点不含糊。
杜塔和唐教授用的是纳维 - 斯托克斯方程,这套方程是整个流体力学的基石,从飞机机翼周围的气流到血管里的血液流动,全靠它描述。简单说,它就是一组告诉你 " 液体在各种条件下会怎么动 " 的数学公式。两位物理学家从中挑出了专门适用于黏性主导的部分,来分析厨房里这些慢吞吞的液体。

图源:布朗大学
有意思的是这项研究的起因。杜塔是唐建新教授的博士生,平时研究的是细菌在湿润表面上怎么移动和扩散,本身就需要深入理解薄层液体的流动规律。为了训练这方面的直觉,师徒俩决定从厨房里找题目。
杜塔想起了他的奶奶,老人家每次都要把容器里最后一滴液体倒干净,执着得很。唐教授则带来了自己的厨房难题:铁锅洗完之后,怎么处理锅壁上残留的那层水?
一口铁锅引出另一个问题
用铁锅做饭的人都知道,铁锅靠的是表面那层油膜来防止食物粘连,因此洗完锅之后不能拿布去擦,否则会把养好的油膜蹭掉。但也不能让水一直留在锅里,铁遇水会生锈。唐教授的办法是:洗完锅之后等一会儿,让锅壁上的水膜慢慢汇聚到锅底,再把水倒掉。
但问题来了,到底该等多久?杜塔用同一套流体力学方程做了计算机模拟。答案是:大约 15 分钟。
唐教授听到这个数字的时候说自己 " 又惊讶又有点失望 ",因为他平时只等一两分钟就倒水了,远远不够。十几年的铁锅使用习惯,被自己学生的计算推翻了。
研究者还做了一个非常直观的实验。他们用一口旧铁锅做对比:一次是洗完锅后只倒一次水;另一次是在第一次倒水后,间隔 1 分钟再倒一次。
结果很明显——只倒一次水的情况下,锅底会残留一层水膜,经过约 10 小时自然干燥后,可以清楚看到锈迹;而进行第二次倒水后,锅底残留的水明显更少,10 小时后几乎看不到生锈。
也就是说,一个看似简单的动作——多等一分钟,再倒一次水,就能显著改变结果。

单次与双次倒水操作后铁锅生锈情况对比。A、B 为单次倒水情况,C、D 为双次倒水情况。
物理 其实一直就在你身边
这大概就是物理学最迷人的地方。它并不只存在于高精尖的实验室,也藏在我们每天的生活细节里。同一套方程,能描述大气环流,也能告诉你铁锅里的水大约需要 15 分钟才流干净。
唐教授说,这些物理规律就在厨房里等着,和他们实验室里研究的完全是同一回事。而他们从这种连接中感受到的,是纯粹地做物理的快乐。
所以下次你举着瓶子等最后那点蚝油的时候,别急,也别摇。把瓶子倾斜 45 度,然后去干点别的。物理学已经替你算好了,它会下来的,只是需要一点时间。


登录后才可以发布评论哦
打开小程序可以发布评论哦