La fisica delle fontane di cioccolato

Ai nostri occhi sembra solamente una trovata curiosa (e probabilmente deliziosa) per intrattenere gli ospiti di un matrimonio, o di una festa di compleanno. Per un matematico invece anche una cascata di cioccolato può trasformarsi in un enigma da risolvere. Adam Townsend, uno studente dello University College di Londra ha deciso ad esempio di studiare il fenomeno fisico che spinge il flusso di cioccolato a cadere sempre verso l’interno, creando la tipica forma concava che vediamo nelle fontane di cioccolato. La sua analisi, pubblicata sullo European Journal of Physics, dimostra che alcune caratteristiche sono riconducibili al comportamento di un fluido non newtoniano, un particolare che risulta interessante per studiare diversi aspetti della fluido dinamica.

Nello studio, il giovane ricercatore inglese ha dimostrato in particolare che le cascate di cioccolato da un punto di vista fisico hanno caratteristiche identiche a quelle di una water bell, uno degli esempi più classici di fenomeno che presenta sia caratteristiche proprie dei fluidi newtoniani (i liquidi classici come l’acqua) sia del regime non newtoniano, una classe di sostanze la cui viscosità varia a seconda del cosiddetto sforzo di taglio (la forza che viene applicata parallelamente al fluido).

“Una water bell è facile da costruire anche nella propria cucina”, spiega Helen Wilson, docente dello University College di Londra che ha seguito Townsend nel suo progetto. “Basta fissare una penna in verticale sotto il rubinetto, poggiandovi sopra una monetina in posizione orizzontale, e aprendo l’acqua si avrà una bellissima fontana d’acqua a forma di campana”.

Utilizzando le equazioni sviluppate per studiare le water bell, i due ricercatori sono riusciti a dimostrare che il flusso liquido che cola da una fontana di cioccolata tende a cadere verso l’interno a causa della tensione superficiale del cioccolato fuso, seguendo le regole dei fluidi non newtoniani. Particolare importante, perché studiare un’innocua cascata di cioccolato fuso può aiutare a comprendere meglio altri fluidi dalle caratteristiche simili, ma ben più pericolosi.

“È vero, si è trattato di un esperimento divertente con il cioccolato, ma comprendere meglio le leggi che regolano queste cascate di cioccolato può avere applicazioni in una miriade di campi diversi – conclude Wilson – dallo scorrimento della lava, a quello delle lacrime negli occhi, fino all’estrazione del plasma dal nucleo di un reattore a fusione”.

via Wired.it