Finalmente sabemos cómo las nueces más grandes siempre suben a la cima

El problema comienza con las nueces de Brasil. Las semillas comestibles grandes son un accesorio común en las bolsas de nueces mixtas, pero no son del agrado de todos, especialmente porque se secan y amargan una vez que superan el pico de frescura. Y para empeorar las cosas, siempre llegan a lo más alto.

El fenómeno, conocido coloquialmente como el efecto de la nuez de Brasil, no solo afecta su delicioso tazón de anacardos y cacahuetes, sino que tiene todo tipo de implicaciones en la ciencia de los materiales. Ahora, por primera vez, los científicos han utilizado imágenes 3D de resolución temporal para demostrar por qué cosas como estas grandes nueces inevitablemente suben a la cima.

Llamada convección granular, este efecto también se da en otras mezclas de sólidos, como muesli o cereales con trozos de diferente tamaño. Tanto los científicos como los niños en edad preescolar saben muy bien que agitar o vibrar una caja de Amuletos de la suerte te dará más encantos deliciosos al principio, y cereal de avena más aburrido al final.

“Debido a su atractivo popular y su importancia crítica para muchas industrias, se ha dedicado un trabajo considerable a investigar el efecto de la nuez de Brasil a través de simulaciones, modelos y experimentos”. escribió el equipo en su nuevo artículo.

Sin embargo, explican, “los datos sobre el movimiento de partículas irregulares son muy limitados y nadie ha podido rastrear su comportamiento a lo largo del tiempo en tres dimensiones”.

Para cambiar esto, el equipo utilizó nueces de Brasil y cacahuetes reales para el experimento.

Usando algo llamado ‘shearbox’ para pelear una colección de nueces de Brasil debajo de deliciosos cacahuetes (suponemos que no los comimos), rastrearon la mezcla de nueces mediante tomografía computarizada (TC) de rayos X de lapso de tiempo.

https://www.youtube.com/watch?v=_AJ9dzyJgV8

Después de 45 ciclos de peleas (que el equipo llama ciclo de cizalla), algunas nueces de Brasil comenzaron a llegar a la parte superior de la mezcla y, en el 135º ciclo de cizalla, sus cabezas grandes habían salido a la superficie.

“Hemos descubierto que las nueces de Brasil no comienzan a subir hasta que primero han girado lo suficiente hacia el eje vertical y luego, finalmente, vuelven a una orientación plana cuando llegan a la superficie”, explica el equipo.

El equipo descubrió que una vez que las nueces de Brasil se habían movido a la posición vertical, era más fácil que los cacahuetes pasaran por debajo de ellas, empujando las nueces de Brasil hacia arriba como un surfista de masas involuntario.

Sin embargo, no todas las nueces de Brasil llegaron a la parte superior de la pila, lo que el equipo cree que se debe a que no se mueven suficientes cacahuetes debajo, para ayudar a empujar las grandes nueces hacia la parte superior.

Al principio, tal investigación puede parecer un poco poco importante con todas las otras cosas que tenemos, pero el equipo enfatiza que saber cómo funciona esto (y con suerte solucionarlo) tiene una miríada de aplicaciones.

“Nuestro estudio destaca el papel importante de la forma y la orientación de las partículas en la segregación. Además, esta capacidad de rastrear el movimiento en 3D allanará el camino para nuevos estudios experimentales de mezclas segregantes y abrirá la puerta a simulaciones aún más realistas y potentes modelos predictivos. , “autor principal, científico de materiales de la Universidad de Manchester Parmesh Gajjar explica.

“Esto nos permitirá diseñar mejor los equipos industriales para minimizar la segregación de tamaño, lo que conducirá a mezclas más uniformes. Esto es fundamental para muchas industrias, por ejemplo, para garantizar una distribución uniforme de los ingredientes activos en tabletas medicinales, pero también en el procesamiento de alimentos, la minería y la construcción. . “

La investigación ha sido publicada en Informes científicos.

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