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美国人每年吃掉超过 170 亿夸脱的爆米花,然而,这种看似简单的零食的一些生物力学特性仍然是科学的盲区。大多数现有的爆米花琐事——例如,96% 的玉米粒在华氏 356 度时爆开——都源于商业研究,因此一位法国物理学家和航空工程师亲自着手细致地研究爆米花爆开的热力学和声学特性。
从坚硬的玉米粒到蓬松的食物碎屑的基本过程很简单。热量导致玉米粒淀粉质内部的水沸腾,积聚压力,直到蒸汽冲破外壳。但是,借助高速摄像机,这个团队发现了一些新的东西:受热玉米粒内部的淀粉首先形成类似腿部的附属物。正如科学家们在《英国皇家学会界面杂志》中描述的那样,腿与锅底或袋子底部接触后,会像弹簧一样压缩和释放,将玉米粒弹到空中并使其翻滚。“这与我们人类跳跃非常相似,因为我们也压缩肌肉并释放它们,”合著者、当时在巴黎综合理工学院的航空工程师埃马纽埃尔·维罗特说。
研究人员还使用超灵敏麦克风监测了这种经典电影零食的运动,发现典型的“砰”声通常发生在玉米粒裂开后约 100 毫秒。因此,玉米粒的裂开不是声音的来源。研究人员反而怀疑是内部受热的水蒸气袋在冲破淀粉质外壳时发出噪音。这些美味的结果可能有助于为学生阐明复杂的物理概念。正如合著者、现任法国国家农业研究所物理学家的亚历山大·波诺马连科所说:“这项研究的真正目的是为物理教师提供一种有趣的方式,在课堂上展示所有这些概念。”