Se fai girare un bicchiere di vino in senso orario, anche il vino all'interno ruoterà in senso orario. Ma, se stai preparando un pancake ai mirtilli e ruoti la padella in senso orario, il pancake ruoterà in senso antiorario. Non ci credi? Vai a provarlo.

La stessa cosa accade con un bicchiere di perline. Alcune perline ruoteranno in senso orario quando il vetro viene ruotato in senso orario. Però, molte perline in un bicchiere quando ruotate in senso orario ruoteranno in senso antiorario.

"È un comportamento davvero sorprendente perché, a differenza del vino e delle frittelle, questi sono esattamente gli stessi oggetti, nella stessa identica situazione, " ha detto Lisa Lee, uno studente laureato in Fisica Applicata presso la Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences (SEAS).

Lee e il resto del team di ricerca hanno cercato di capire fisicamente perché le raccolte di particelle si comportano in questo modo. Come risulta, è tutta una questione di attrito.

La ricerca è stata pubblicata su Revisione fisica E .

Un gruppo di perline fa parte di una classe di materiali noti come mezzi granulari, un insieme di particelle macroscopiche, come sabbia, neve o un barattolo di noci.

Il motivo per cui il vino ruota in senso orario quando viene fatto roteare in senso orario mentre i pancake ruotano nella direzione opposta è perché il vino è un liquido, simile a un mezzo granulare a basso attrito, mentre i pancake sono solidi, simile ai mezzi granulari ad alto attrito. Quando una padella per pancake viene roteata, i bordi del pancake cattureranno i bordi della padella e ruoteranno il delizioso cibo della colazione nella direzione opposta.

"Le collezioni di particelle macroscopiche sono molto interessanti perché, a seconda delle loro condizioni, possono comportarsi come un liquido o come un solido, " disse Lee. "Sabbia in una clessidra, Per esempio, scorre come un liquido ma la sabbia su una spiaggia si comporta come un solido che sostiene il tuo peso."

Il modo in cui questi oggetti passano dallo stato liquido a quello solido è una questione aperta da decenni.

Lee e il team di ricerca hanno scoperto che piccoli gruppi di perline avevano un attrito effettivo inferiore rispetto a gruppi di perline più grandi, con conseguente passaggio da liquido a solido.

"Una particella che rotola in una direzione incontra pochissimo attrito, " disse Lee. "Ma molte particelle, rotolando nella stessa direzione, tutti in contatto tra loro, sperimentare un sacco di attrito, facendo sì che il gruppo si solidifichi e cambi comportamento".

come frittelle, questo solido gruppo di particelle vorticose afferra i bordi del loro contenitore e inizia a ruotare nella direzione opposta.

Utilizzando una simulazione al computer, Lee, insieme ai coautori John Paul Ryan e Miranda Holmes-Cerfon, dimostrato che quando tutti gli attriti sono stati rimossi, le particelle non si sono mai solidificate, non importa quanti fossero. Se le particelle fossero più ruvide, sono passati più velocemente da liquido a solido.

"Questo esperimento è un caso interessante di comportamenti a dimensione di sistema che emergono dalle interazioni locali dei singoli elementi, " disse Shmuel Rubinstein, Professore Associato di Fisica Applicata presso SEAS e autore senior dello studio. "L'emergere di una circolazione coerente è oggetto di grande interesse di recente, ad esempio nel caso di turbolenze 2-D o spinner attivi. È bello che una fisica simile si possa ottenere banalmente anche con un piatto e una manciata di biglie".