O que está por detrás do "pop and slosh" quando se abre uma garrafa de cerveja com tampa basculante?
Determinação das causas acústicas e físicas do ruído de líquidos ao abrir uma garrafa de cerveja com tampa basculante
Numa experiência divertida, Max Koch, um investigador da Universidade de Göttingen, na Alemanha, que também é um entusiasta da cerveja caseira, decidiu utilizar uma câmara de alta velocidade para filmar o que acontece quando abre uma garrafa de cerveja caseira com tampa basculante.
Um excerto da filmagem a alta velocidade do grupo depois de abrir uma garrafa de cerveja caseira.
Max Koch
Quando Robert Mettin, chefe do Grupo de Ultra-sons e Cavitação do Terceiro Instituto Físico-Biofísico da Universidade de Göttingen, sugeriu que Koch publicasse as suas descobertas na edição especial "kitchen flows" da Physics of Fluids(AIP Publishing), Koch e os seus colegas decidiram alargar a experiência em casa e investigar a nova acústica e física.
O grupo descobriu que o som produzido quando uma garrafa pressurizada com uma tampa basculante é aberta não é uma única onda de choque, mas sim um "Ah" muito rápido. As suas gravações vídeo de alta velocidade captaram a condensação no interior do gargalo da garrafa a vibrar para cima e para baixo numa onda estacionária. Estas gravações, juntamente com gravações de som de alta resolução e simulações de fluxo, confirmaram que esta onda é a origem do som "ah".
A frequência do "bang" é muito mais baixa do que a ressonância que ocorre quando se sopra na garrafa cheia, como num apito", diz Koch. "Isto deve-se à súbita expansão da mistura de dióxido de carbono e ar na garrafa e ao forte arrefecimento até cerca de 50 graus Celsius negativos, o que reduz a velocidade do som. Os decibéis produzidos são elevados - dentro do gargalo da garrafa é tão alto ou mais alto do que uma turbina de avião num raio de um metro, mas não dura muito tempo".
Quando a garrafa é aberta, o dióxido de carbono dissolvido começa a formar-se na cerveja e faz subir o nível do líquido. O movimento da garrafa também faz com que o líquido se agite e os registos de alta velocidade do grupo captaram esta onda no gargalo da garrafa.
Também se aperceberam que a transferência de momento da tampa, que atinge o vidro com a sua borda afiada depois de rebentar, também poderia causar um slosh devido ao aumento da formação de bolhas.
"Foi um desafio explicar a baixa frequência do som 'ah' que emana da abertura e encontrar um modelo simples para explicar os valores", diz Koch. "Uma coisa que não conseguimos resolver foi o facto de as nossas simulações numéricas mostrarem um pico inicial forte na emissão acústica antes da ressonância curta do 'ah', mas este pico não apareceu nas experiências."
Para além das simulações, Koch brinca que outro grande desafio foi beber as bebidas caseiras e manter-se lúcido durante a experiência.
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