O engenheiro mecânico Roberto Zenit passou o verão de 2019 tentando resolver um problema que agora assola os departamentos de ciência em todo o mundo:como podem os experimentos práticos de dinâmica de fluidos, geralmente realizado em salas de laboratório bem abastecidas, ser movido para fora do campus? Desde que a pandemia atingiu, Pesquisadores importantes como o Zenit encontraram maneiras criativas para os alunos explorarem o fluxo em casa.

A resposta do Zenit, em última análise, desceu para panquecas. Ele dá aulas de laboratório de dinâmica de fluidos na Brown University, e um experimento requer que os alunos meçam a viscosidade, o que geralmente é feito medindo-se a rapidez com que pequenas esferas caem através de líquidos espessos e se acomodam no fundo. Mas Zenit percebeu que não precisava fazer isso dessa forma. A cozinha é rica em fluidos viscosos, e tudo o que ele precisava fazer era escolher um.

Por que não massa de panqueca?

Esta queda, alunos em sua classe, onde quer que fossem sequestrados, tive que misturar massa de panqueca, despeje em uma superfície horizontal, e medir a rapidez com que o raio se expandiu. "Ao medir a taxa na qual esta bolha cresce com o tempo, você pode calcular de volta a viscosidade, "disse Zenit.

Zenit descreveu o experimento durante um mini-simpósio sobre fluxos de cozinha na 73ª Reunião Anual da Divisão de Dinâmica de Fluidos da American Physical Society. Além de seu projeto de viscosidade através de panquecas, o simpósio incluiu novas pesquisas sobre como os fluidos se misturam e como incorporam partículas sólidas (como na massa ou na massa). Pesquisadores da Universidade de Cambridge descreveram novas descobertas sobre saltos hidráulicos - aqueles círculos de água estranhamente suaves, cercado por turbulência, que se formam diretamente abaixo de uma torneira de cozinha em funcionamento.

Engenheiro químico Endre Mossige, um pesquisador de pós-doutorado na Universidade de Stanford, organizou o simpósio. "Os experimentos de fluxo de cozinha são tão fáceis de fazer, "ele disse." Você precisa de tão pouco equipamento para extrair informações úteis sobre a dinâmica dos fluidos. "

A cozinha é um lugar natural para buscar inspiração, disse Jan Vermant, engenheiro da ETH Zurique. "Na cozinha fazemos muito com materiais de alta interface, "ele disse." Você tem que misturar fluidos e ar e fazer emulsões, e trabalhar com bolhas. Este é um problema fundamental de projetos de alimentos, e um conhecido por chefs de todo o mundo. "

Vermant relatou o trabalho recente de seu grupo, que resolveu um problema de cerveja, transformando-o em um problema de dinâmica de fluidos. Ele estuda filmes finos, e em pesquisas recentes ele tem estudado a estabilidade da espuma em cervejas e pães. Fabricantes de cerveja, ele disse, verifique o progresso da fermentação de novas preparações observando a estabilidade da espuma. Mas, ele disse, o processo é muito "ondulado à mão". Quando ele começou a olhar para a cerveja fermentando através das lentes da dinâmica dos fluidos, ele encontrou um rico ambiente de pesquisa.

As bolhas de cerveja contêm uma grande variedade de ambientes:fluxos capilares, filmes de sabão, e agregação de proteínas. "Basicamente, eles têm todos os mecanismos que alguém pode projetar como um engenheiro, "disse ele. Seu grupo encontrou, para sua surpresa, que embora a maioria das cervejas tenha espuma, diferentes cervejas têm diferentes mecanismos por trás dessas espumas. Algumas espumas agem como filmes de sabão; outros desenvolvem redes robustas de proteínas na superfície.

"Cada um deles destaca diferentes aspectos do problema, "disse Vermant. Em trabalhos subsequentes, seu grupo examinou de perto os fenômenos interfaciais nos pães - e também encontrou uma variedade de comportamentos. "Eles têm essa rica diversidade de mecanismos para estabilizar estruturas de espuma, " ele disse.

Vermant disse que o trabalho não envolve apenas cerveja e pão; também pode servir de inspiração para novos materiais. "Podemos imitar esses sistemas e fazer espumas usando os mesmos princípios das espumas de cerveja, " ele disse, que pode ser útil para aplicações que variam de isolamento de spray a espumas de proteção para plantações.

Na Brown, Zenit disse que nem todos os alunos concluíram o experimento com sucesso. "Alguns seguiram meu conselho muito literalmente, e fez isso em uma panela quente, ", disse ele. Cozinhar a panqueca mudou a viscosidade - congelando a massa no lugar - o que significava que os alunos não tinham dados utilizáveis. (Mas eles tomaram café da manhã).

Ele disse que usar panquecas durante a pandemia abriu seus olhos para diferentes maneiras de ensinar idéias fundamentais como a viscosidade. "Nos experimentos regulares, você joga esta esfera em um recipiente e mede-a, "disse ele. O fluido, ele diz, é reduzido à sua medida. Com massa, o aluno experimenta o conceito. "Com as panquecas, você consegue sentir a viscosidade. "