Физики сняли попкорн в замедленной съемке, что помогло им понять, как он скачет

Это одна из самых интересных метаморфоз в физике, и для того чтобы ее увидеть, достаточно заглянуть в микроволновую печь. Многие люди, которые любят попкорн, считают само собой разумеющимся, что простое кукурузное зернышко может превратиться в пушистый снек. Но для пары французских исследователей хлопающие зерна представляют собой мощную демонстрацию того, как законы физики применимы ко всему — даже к закускам. Пляж, на котором вместо песка попкорн, можно увидеть здесь.

До сих пор большинство исследований попкорна было сосредоточено на практических вопросах. Специалисты по пищевой химии определили, что приемлемое количество влажности в ядре составляет от 13,5 до 14 процентов от его общего веса. Технологи продукции считают, что сферическая форма идеальна для неочищенного ядрышка. Селекционеры растений сократили количество неочищенных ядер на 75 процентов с 1950-х годов.

А вот исследователям Виро и Пономаренко неинтересно улучшение попкорна. Физики хотят исследовать попкорн и черты, которые его отличают. К примеру такие, как силы, которые заставляют ядрышко подпрыгивать, и источник культового «поп-поп-поп» после взрыва зерна.

Попкорн (как в народе называют этот сорт) является единственным видом кукурузы, который лопается. Его ядра более сферические, чем у других зерен этой культуры, а его околоплодник немного толще. Крахмал в семени встроен в белковую матрицу, которую называют эндосперм. Когда ядро нагревается выше 100 градусов Цельсия, вода внутри превращается в пар. Он проникает в твердый эндосперм, образуя плавящуюся массу. Давление нарастает до тех пор, пока корпус больше не сможет его удерживать, а затем зерно взрывается.

Крахмал остывает, как только лопается, затвердевая в белые хлопья попкорна. Есть и другие злаки, которые лопаются, в том числе просо, киноа и амарант, но ни одно из них не делает этого так резко, как попкорн. Чтобы наблюдать за этим в деталях, Виро и Пономаренко направили высокоскоростную камеру на горячую плиту. Они разогрели сковороду до 350 градусов по Цельсию и положили несколько ядер на раскаленную поверхность. После сотен испытаний они обнаружили, что попкорн поднимается в воздух на несколько миллиметров крахмальной «ножкой», которая выходит из разбитого корпуса. Когда она освобождается, то заставляет попкорн кувыркаться, как гимнаст. Все это происходит всего за одну пятнадцатую долю секунды.

В процессе исследования ученые пришли к выводу, что причиной появления хлопающего звука было выделение водяного пара. Механизм был похож на тот, который заставляет хлопать пробку от шампанского. Виро и Пономаренко сказали, что их открытие крахмальной ножки попкорна является полезным дополнением в области биомеханики. В более широком смысле, утверждали они, их исследование может помочь студентам осознать физические понятия, такие как давление, разрушение и эластичность. Попкорн в замедленном видео можно увидеть в другом нашем посте.