Ученые проанализировали акустику и физику звука, который издает бутылка пива с откидной крышкой при открывании. Оказалось, что характерный звук связан с колебанием конденсата и возникновением стоячей волны в горлышке бутылки. Исследование опубликовано в журнале Physics of Fluids.
При открытии бутылок с откидной крышкой раздается характерный хлопок, получивший в английском языке название «plopp» (или «blopp»). Этот звук стал узнаваемой «фишкой» многих сортов пива, а некоторые компании даже строят рекламную стратегию вокруг этого звука. Ученым стало интересно, какие процессы лежат в основе его появления.
Чтобы отследить процессы, происходящие во время открывания крышки, исследователи воспользовались высокоскоростной камерой с частотой съемки от 3 000 до 16 800 кадров в секунду. Параллельно с этим исследователи вели запись на микрофон, способный улавливать звуки в широком диапазоне частот — вплоть до 100 000 герц, и делать это с высокой точностью, регистрируя от 200 000 до 500 000 измерений каждую секунду. В эксперименте использовали бутылки с домашним имбирным пивом объемом 0,33 литра.
Так ученым удалось запечатлеть образование конденсата внутри бутылки, который колебался вверх и вниз, формируя стоячую волну. Именно эта волна служит источником характерного звука при открывании бутылки.
Если подуть в горлышко пустой бутылки, возникнет резонансный тон. Это связано с частотой колебаний воздуха внутри бутылки. Частота этого тона зависит от объема бутылки и диаметра горлышка. Однако звук, возникающий при открытии крышки, связан не с этим резонансом. Звук хлопка возникает из-за быстрого расширения смеси углекислого газа и воздуха, находящейся под давлением внутри бутылки. При резком открытии крышки газ быстро расширяется, что сопровождается значительным снижением температуры. Газ охлаждается примерно до -50°С. Это резкое падение температуры замедляет распространение звука в среде. Хотя охлаждение происходит мгновенно, уровень звукового давления оказывается крайне высоким. Внутри бутылки этот звук может быть сравним по громкости с работой турбины самолета на расстоянии одного метра.
После того как бутылка открыта, внутри пива начинает выделяться растворенный углекислый газ, что приводит к подъему уровня жидкости. Одновременно движение самой бутылки вызывает дополнительное перемешивание напитка, создавая волну внутри горлышка. Эту динамику исследователи детально зафиксировали с помощью высокоскоростной съемки.
Ученые отметили еще один интересный феномен: удар острой кромки крышки о стекло при открывании передает импульс, способствующий образованию большего количества пузырьков, что иногда приводит к фонтанированию напитка.
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Одноклассники.
