Cosa c'è dietro lo "schiocco e il fruscio" quando si apre una bottiglia di birra con tappo a battente?
Determinazione delle cause acustiche e fisiche dello sbattimento e dello schiocco dei liquidi durante l'apertura di una bottiglia di birra con tappo oscillante
In un divertente esperimento, Max Koch, un ricercatore dell'Università di Gottinga in Germania che è anche un appassionato produttore di birra casalinga, ha deciso di utilizzare una telecamera ad alta velocità per filmare ciò che accade quando apre una bottiglia swing-top di birra fatta in casa.
Un estratto della ripresa ad alta velocità del gruppo dopo aver stappato una bottiglia di birra fatta in casa.
Max Koch
Quando Robert Mettin, responsabile del gruppo Ultrasuoni e Cavitazione del Terzo Istituto di Fisica-Biofisica dell'Università di Gottinga, ha suggerito a Koch di pubblicare i suoi risultati nel numero speciale "kitchen flows" di Physics of Fluids(AIP Publishing), Koch e i suoi colleghi hanno deciso di estendere l'esperimento a casa e di indagare sull'acustica e la fisica inedite.
Il gruppo ha scoperto che il suono prodotto dall'apertura di una bottiglia pressurizzata con tappo oscillante non è una singola onda d'urto, ma piuttosto un "Ah" molto veloce. Le registrazioni video ad alta velocità hanno catturato la condensa all'interno del collo della bottiglia che vibra su e giù in un'onda stazionaria. Queste registrazioni, insieme a registrazioni sonore ad alta risoluzione e a simulazioni di flusso, hanno confermato che quest'onda è l'origine del suono "ah".
"La frequenza del botto è molto più bassa della risonanza che si verifica quando si soffia sulla bottiglia piena come su un fischietto", spiega Koch. "Ciò è dovuto all'improvvisa espansione della miscela di anidride carbonica e aria nella bottiglia e al forte raffreddamento a circa -50 gradi Celsius, che riduce la velocità del suono". I decibel prodotti sono elevati: all'interno del collo della bottiglia il rumore è pari o addirittura superiore a quello di una turbina di aereo nel raggio di un metro, ma non dura a lungo".
Una volta aperta la bottiglia, l'anidride carbonica disciolta inizia a formarsi nella birra e fa salire il livello del liquido. Il movimento della bottiglia provoca anche un'oscillazione del liquido e le registrazioni ad alta velocità del gruppo hanno catturato quest'onda nel collo della bottiglia.
Si sono anche resi conto che il trasferimento di quantità di moto del tappo, che colpisce il vetro con il suo bordo tagliente dopo lo scoppio, potrebbe anche causare uno slosh dovuto all'aumento della formazione di bolle.
"È stata una sfida spiegare la bassa frequenza del suono 'ah' emesso dall'apertura e trovare un modello semplice per spiegare i valori", dice Koch. "Una cosa che non siamo riusciti a risolvere è che le nostre simulazioni numeriche mostravano un forte picco iniziale nell'emissione acustica prima della breve risonanza 'ah', ma questo picco mancava negli esperimenti".
Oltre alle simulazioni, Koch ha scherzato sul fatto che un'altra grande sfida è stata quella di bere le bevande fatte in casa e rimanere lucidi durante l'esperimento.
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