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研究解析咖啡为何容易溢出杯子 |
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液体前后晃动频率由容器大小决定 |
清理泼洒的咖啡会很麻烦，新的研究结果告诉你如何避免咖啡外溢。
图片来源：H.C. Mayer and R. Krechetnikov
科学家们在探索知识的道路上面临许多难题，其中一个就是人们司空见惯的现象：咖啡从杯中溢出。不过，研究者们现在对这个现象已经有了新的认识。
美国加州大学圣巴巴拉分校的机械工程师Krechetnikov和他的研究生Hans Mayer去年参加了一个流体力学的学术会议，在会上看见很多两手拿满了东西的与会者端着咖啡走路时，常常把咖啡弄洒。于是他们决定研究咖啡溢出这一有趣的现象。他们很快就意识到这一物理现象并不简单。
这一现象所涉及的，除了人体行走的力学以外，还和端咖啡者的年龄、健康状况、性别有关，同时与液体晃动的科学原理高度相关，是加速度、力矩与用力方式综合作用的结果。
经过实验室研究，他们发现，液体前后晃动有着某种确定的自然频率，这一频率由容器的大小决定。他们的研究成果发表在上周的《物理学评论E》上。
论文指出，常规大小的咖啡杯所产生的振动频率正好符合人腿在行走时的运动频率。当一个人独自行走，在没有任何其他干扰的情况下，行走的频率会使杯中的咖啡产生同样频率的振荡。在行走的过程中，即使是微小的不规则行为，也会产生重要的影响：这会扩大咖啡的振荡，导致泼溅，从而极大地增加咖啡溢出的可能性。
那么，该怎样避免咖啡溢出？答案很简单：开始走动的时候速度慢一些，也就是说，降低你的加速度，能够避免咖啡溢出。另外，咖啡的表面和杯口之间应该有一定的距离，至少是杯子直径的八分之一。对于普通的咖啡杯而言，这个长度大概是一厘米。而研究者们最重要的忠告则是：集中注意力，即使你手中的咖啡杯并没有装得太满，多加小心能够保证你的咖啡不会洒出来。
英国萨里大学吉尔福德分校的数学家Matthew Turner 认为，这项研究成果有助于科学家们研究不同的杯子设计方案，也有利于工程师们找到防止泼溅的技术：例如，在大型运油车的油罐中装上一个内置的横梁或挡板，降低汽油运动的速度，从而避免由于汽油过度振荡而导致的车辆侧翻。（来源：中国科学报 郭勉愈）
