Qu'est-ce qui se cache derrière le "pop and slosh" lorsque l'on ouvre une bouteille de bière à bouchon basculant ?
Détermination de l'acoustique et de la physique à l'origine des bruits de liquide et de claquement qui se produisent lors de l'ouverture d'une bouteille de bière à bouchon basculant
Dans le cadre d'une expérience amusante, Max Koch, chercheur à l'université de Göttingen (Allemagne) et passionné de brassage domestique, a décidé d'utiliser une caméra à grande vitesse pour filmer ce qui se passe lors de l'ouverture d'une bouteille de bière à bouchon basculant.
Une image de l'enregistrement à grande vitesse du groupe après avoir fait sauter une bouteille de bière maison.
Max Koch
Lorsque Robert Mettin, qui dirige le groupe Ultrasons et Cavitation au troisième institut de physique et de biophysique de l'université, a suggéré à M. Koch de soumettre ses résultats au numéro spécial "flux de cuisine" de Physics of Fluids, publié par AIP Publishing, M. Koch et ses collègues ont choisi de développer l'expérience domestique et d'approfondir les nouvelles notions d'acoustique et de physique en jeu.
Le groupe a découvert que le son émis par l'ouverture d'une bouteille pressurisée munie d'un couvercle pivotant n'est pas une onde de choc unique, mais plutôt un "ah" très rapide. Leurs enregistrements vidéo à grande vitesse ont permis de capter la condensation à l'intérieur du goulot d'étranglement, qui a vibré de haut en bas sous la forme d'une onde stationnaire. Ces enregistrements, associés à des enregistrements audio haute fidélité et à des simulations de dynamique des fluides, ont confirmé que cette onde est à l'origine du son "ah".
"La fréquence du bruit sec est beaucoup plus basse que la résonance que l'on obtient en soufflant sur la bouteille pleine comme sur un sifflet", explique M. Koch. "Cela est dû à l'expansion soudaine du mélange de dioxyde de carbone et d'air dans la bouteille, ainsi qu'à un fort effet de refroidissement jusqu'à environ moins 50 degrés Celsius, ce qui réduit la vitesse du son. Les décibels qu'il émet sont élevés - à l'intérieur du goulot d'étranglement, il est aussi fort, voire plus fort, que la turbine d'un avion dans un rayon d'un mètre, mais il ne dure pas longtemps."
Après l'ouverture de la bouteille, le dioxyde de carbone dissous commence à se former à l'intérieur de la bière et fait monter le niveau du liquide. Le mouvement de la bouteille provoque également des remous dans le liquide, et les enregistrements à grande vitesse du groupe ont permis de capturer cette onde dans le goulot d'étranglement.
En outre, ils ont remarqué que le transfert d'élan du couvercle frappant le verre avec son bord tranchant après l'éclatement pouvait également déclencher un jaillissement, en raison de la formation accrue de bulles.
Il a été difficile d'expliquer la basse fréquence du son "ah" émis par l'ouverture et de trouver un modèle simple pour expliquer les valeurs", a déclaré M. Koch. "Une chose que nous n'avons pas résolue est que nos simulations numériques ont montré un pic initial important dans l'émission acoustique avant la courte résonance 'ah', mais ce pic était absent dans l'expérimentation."
Les simulations mises à part, Koch a plaisanté sur le fait qu'un autre grand défi consistait à boire des boissons maison tout en conservant une certaine clarté pendant l'expérience.
Note: Cet article a été traduit à l'aide d'un système informatique sans intervention humaine. LUMITOS propose ces traductions automatiques pour présenter un plus large éventail d'actualités. Comme cet article a été traduit avec traduction automatique, il est possible qu'il contienne des erreurs de vocabulaire, de syntaxe ou de grammaire. L'article original dans Anglais peut être trouvé ici.
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