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在一項有趣的實驗中，德國哥廷根大學研究員、自釀啤酒愛好者馬克斯·科赫使用高速攝像機捕捉了打開自釀啤酒旋蓋瓶時發生的情況。當該大學第三物理研究所（生物物理）超聲波和空化小組負責人羅伯特·梅廷 (Robert Mettin) 建議將研究結果提交給美國物理聯合會出版社出版的《流體物理學》“廚房流動”特刊時，科赫和他的同事決定擴大家庭實驗，并探索其中涉及的新奇聲學和物理學。
研究小組發現，打開帶有旋轉蓋的加壓瓶時發出的聲音不是單一的沖擊波，而是非常快速的“嘣”一聲。他們的高速錄像捕捉到了瓶頸內的冷凝物在駐波中上下振動。這些錄像，以及高保真錄音和計算流體動力學模擬，證實了這波是“嘣”聲的起源。
這張照片是該組合在打開一瓶自釀啤酒后高速拍攝的畫面。圖片來源：Max Koch
科赫說：“爆裂聲的頻率比你像吹口哨一樣吹滿瓶時產生的共振聲要低得多。這是由于瓶內二氧化碳和空氣混合物突然膨脹，以及強烈的冷卻效應（約零下 50 攝氏度）導致的，這降低了聲速。它發出的分貝很高——瓶頸內的聲音與 1 米范圍內飛機渦輪機的聲音一樣大，甚至更大，但持續時間不長。”
打開瓶子后，溶解的二氧化碳開始在啤酒中形成，并導致液位上升。瓶子的運動也會導致液體晃動，該團隊的高速記錄捕捉到了瓶頸內的這種波動。
此外，他們還注意到，蓋子打開后，其鋒利的邊緣撞擊玻璃杯的動量傳遞也可能因氣泡形成增強而引發噴涌。
“解釋開口處發出的‘啊’聲的低頻并找到一個簡單的模型來解釋這些值是一個挑戰，”科赫說。“我們沒有解決的一件事是，我們的數值模擬顯示，在短暫的‘嘣’共振之前，聲發射中有一個初始的強峰值，但在實驗中沒有這個峰值。”
除了模擬之外，科赫開玩笑說，另一個巨大的挑戰是在喝自釀飲料的同時還要在實驗過程中保持頭腦清醒。
編譯自/ScitechDaily
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