О математической модели расплескивания кофе при ходьбе

То, что кофе имеет свойство расплескиваться при ходьбе, многие знают не понаслышке. Но объяснения с научной точки зрения этой не самой приятной ситуации широким слоям научной общественности не хватало. Устранить эту несправедливость удалось группе ученых-физиков, которые установили, что причиной расплескивания жидкости при колебании в сосуде являются флуктуации в периодичности индуцирующих колебаний. В случае чашки с кофе они возникают из-за неравномерности шага человека, который, собственно, с чашкой кофе и идет.

Исследователи рассматривали человека, несущего чашку с кофе, как систему с вынужденными колебаниями и построили математическую модель этого нелинейного процесса. В данной математической модели ходьба вызывала колебания кофе в чашке. А резонансные частоты колебания кофе в цилиндрическом сосуде зависели от диаметра сосуда и высоты кофе.

Исследователи решили проверить выводы, полученные в расчетах на добровольцах. Людей, несущих кофе, снимали на камеру, а затем анализировали уровень жидкости в чашках в зависимости от времени. При этом добровольцы были разделены на две группы: тех, которым дали задание ни в коем случае не расплескать напиток, и тех, кто должен был сохранять равномерность походки.

В результате выяснилось: в типичной чашке колебания легко возбуждаются при ходьбе, однако расплескивание происходило не от того, что система приходила в резонанс. По словам физиков, гораздо большее значение имели возмущения: неравномерность шага или изъяны самой чашки. Свои выводы исследователи сформулировали кратко и емко: кофе расплескивается, тогда, когда человек немного не выдерживает шаг, или чашка имеет не идеально цилиндрическую форму.

Отметим, что физики ожидали, что кофе смогут расплескать те, кто не будет к этому стремиться. однако это оказалось не так. Исследователи говорят, что это, возможно, происходило из-за того, что добровольцы подстраивали свой шаг в тот момент, когда кофе уже почти выливался. Исследования будут продолжены, а результаты математической модели расплескивания кофе при ходьбе были опубликованы в журнале Physical Review E.