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人手一杯外带咖啡，呈现了都市生活快速步调的一面。为了便於携行，店家会在纸杯上套一个封盖，除了保温也防止咖啡因为晃动而溅出。令人好奇的是，如果不加封盖，哪一种咖啡比较不容易洒出纸杯？询问店员，十之八九会告诉你是拿铁咖啡。其实，除了咖啡之外，啤酒也有类似的情形。这两种饮料的共同特徵是表面总是覆盖着一层泡沫，显然，泡沫跟它们不容易泼洒的特性有关，但是原因到底是什麽？最近，这个谜底被科学家解开了。他们发现泡沫是很好的避震器，薄薄的几层泡沫就足以明显抑制液体的晃动。这项研究发表在美国物理联合会（American Institute of Physics）发行的期刊《流体物理》 （Physics of Fluids）。为了把这个在咖啡馆和酒吧的生活小经验转化为严肃的科学研究题目，研究人员在实验室建造了一个狭长的玻璃槽，里面充满了水加上甘油（用来增加流体的黏滞性）和厨房清洁剂的混合液，以便能更系统化地测试泡沫阻尼的能力，并将固定流量的空气注入玻璃槽底部的针孔，制造出厚度为3毫米的均匀气泡层。研究人员设计了两种类型的摇动，分别是具有快速剧烈的震动或是稳定的往复摇动。他们以高速摄机影机录下液体因摇动产生的微小波澜，并与正常情况下的液体进行比较，结果发现泡沫的产生会使得液体变得稳定。他们更进一步发现，仅需五层泡沫便足以将晃动的振幅减小到十分之一。研究小组认为，泡沫藉由与容器侧面的摩擦来消耗液体晃动的能量。超过五层以上的泡沫并不会产生太多额外的阻尼，因为泡沫的上层并没有真正移动。研究小组还发现，与容器壁没有接触的泡沫，对於提高阻尼很难有帮助。液体在容器内晃动的现象，不只发生在咖啡连锁店的外带咖啡，也发生在装载石油或是液化气等危险液体的大型油罐车上。在长途运输过程中，油罐车储存槽内剧烈晃动的液体会在储存槽壁上产生相当大的压力，可能导致储存槽破裂或车辆机械故障，因而造成重大的公共安全问题。如果能降低储存槽内液体的晃动，将能有效提高运输大量危险液体的安全性，而上述对泡沫的研究或许提供了一个简单且低成本的方法。
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2018-06-29 20:43:21
