甚至科学家也玩食物

你有没有被告知不要玩食物?也许被告知这不礼貌或者不尊重餐桌上的其他人?

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本文发表于《大众科学》的前博客网络,反映了作者的观点,不一定反映《大众科学》的观点


玩食物可以是真正消化科学概念的好方法(左下图像:Jstuby)

你有没有被告知不要玩食物?也许被告知这不礼貌或者不尊重餐桌上的其他人?

我有一个秘密要坦白:有时我会玩食物。


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我忍不住!在我的一生中,在科学课上或其他场合,我学到了一些东西,它们一直伴随着我——我就是忍不住。下面概述了三个最严重的“罪魁祸首”。

酸奶张力裂隙

背景:作为一名构造地质学家,我花了很多时间盯着变形的岩石,试图弄清楚它们是如何变成那样的。随着时间的推移,巨大的构造力、断层的移动等等。现在看看下面的例子。你认为这些裂缝是如何在较深的砂岩中形成的,以便稍后可以用白色矿物填充?为什么它们会像那样成排排列?究竟是什么可能导致了这种特征的形成?

砂岩中的雁列张力裂隙(图片来源:Jstuby)

食物:一罐新鲜开封的酸奶(最好是原味且不含太多糖)。你刚刚剥开了容器的顶部,正盯着未受干扰的表面,就像新落的雪一样诱人。你可能很想直接挖进去开始吃,但我的构造地质学教授告诉我,这种未受干扰的酸奶不仅仅是一种零食:它是一个微型实验室。

新鲜的酸奶——蕴含着美味和科学的无限可能

玩食物:将你的拇指和食指放在酸奶容器的相对两侧,然后轻轻地向彼此挤压,你可以创造出你自己的张力裂隙带!它们可能没有砂岩中的那么漂亮,但它们肯定更容易制作。看看你的手指施加力的方向与裂缝张开的角度之间的角度——你可能会感到惊讶!

酸奶,现在有剪切力了!好了,现在你可以吃了。

风天里的冰淇淋

背景:天气炎热,你很幸运能吃到冰淇淋甜筒。一切都很顺利。今天可能令人不舒服地炎热,但冰淇淋正在帮助你感觉凉爽一点。突然,开始起风了。多么美妙!风吹过你感觉比停滞的炎热天气好一点。但是等等,看起来你的冰淇淋现在融化的速度比你吃得还快!这是怎么回事?你感觉到有风更凉爽,那么为什么你的冰淇淋现在到处都是?

两个非常相似的冰块,刚从冰箱里取出

食物:由于这个例子是关于冰淇淋的,你可能会惊讶于食物本身不是冰淇淋。由于这涉及到让东西融化,使用冰淇淋的损失太大了。相反,这涉及到两个冰块。

放在风扇前的冰块一号。

玩食物:我通常在刮风的日子里这样做,方法是从我的玻璃杯中取出两个冰块,并将一个放在露天,另一个用玻璃杯或其他东西挡住风。对于下面的例子,我将两个大致相同大小的冰块放在配套的盘子上,并将它们放在客厅里。一个能够不受干扰地放置。另一个放置在约 4 英尺远的地方,在设置为最高档的风扇前面。对于不受干扰的冰块,它周围的空气开始冷却下来,在其与可能导致其融化的温暖空气之间形成屏障。但是风扇前的冰块没有这样的机会。让它暴露在恒定的室温空气流中,而没有给它机会冷却空气,这意味着冰块开始以明显快于其对应物的速度融化。请参阅下面 2 分钟和 6 分钟时的比较。

未受干扰的冰块(左)和风扇前的冰块(右)在两分钟(上)和六分钟(下)后的差异。

扭转测试椒盐脆饼干棒

背景:当工程师和材料科学家想要了解材料的特性时,他们会对其进行一系列测试。这些测试帮助工程师了解这些材料可以用于什么——在建筑物、车辆、电子产品等中。虽然这些测试通常在实验室中使用专用设备对钢、铝或铁件进行,但没有任何理由你不能测试其他材料——比如你的食物。

食物:我们家通常使用椒盐脆饼干条或较厚的椒盐脆饼干棒,但也可能适用于脆皮面包棒或任何其他长而脆的食物,你可以用手指将其扭转到断裂点。请注意,这需要一些练习。在多次尝试创建一张值得拍照的样品失败后,我请来了我的丈夫——他是一名受过训练的土木工程师——他会在吃掉每一根椒盐脆饼干之前强迫性地进行扭转测试。每一根都是如此。

在相反方向扭转椒盐脆饼干的两端可以让你在舒适的厨房里测试扭转。

玩食物

握住椒盐脆饼干的两端并扭转,尽量不要弯曲或拉扯椒盐脆饼干。椒盐脆饼干和其他脆性材料很容易在张力下断裂,所以如果你用力拉扯或弯曲它,椒盐脆饼干会以平坦的边缘裂开。如果你只是扭转长的椒盐脆饼干棒,椒盐脆饼干中的张力与椒盐脆饼干棒的方向成 45 度角。因此,裂缝会想要沿着螺旋线向下延伸到杆的长度。你可以从图片中看到,如果你扭转得恰到好处,裂缝会像螺旋一样围绕整个椒盐脆饼干旋转,然后才会断裂。

常驻土木工程师测试的特写照片样本。

虽然我不建议你打断正式的晚餐来讲述你的冰块融化的速度,但我承认我也知道玩食物可以提供信息——而且,是的,很有趣。

图片

https://commons.wikimedia.org/wiki/File:En_echelon1.jpg

所有其他图片均为我本人所有

Amanda Baker is a science communicator and outreach advocate. She has a geoscience PhD from Cornell University and has managed open-access, academic journals as well as the outreach journal Frontiers for Young Minds. She is currently writing and editing science content for kids, from curriculum materials to magazines like Smore. She has served as a Science Olympiad national event supervisor and taught a first-year writing seminar on sustainable earth systems while at Cornell.

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