Kahvaltı zamanı fındıklı mısır gevreğinizi kasenize döktüğünüzde, bir kase dolusu fındıkla karşılaşmanız oldukça olasıdır. Benzer şekilde, karışık kuruyemiş paketini açtığınızda ceviz, fındık ve badem gibi iri yemişlerin üst kısımda biriktiğini görürsünüz. Çekirdek, leblebi gibi daha küçük taneler ise genellikle dipte toplanır.
Bu durumu düzeltmek için paketi sallarsanız, işler daha da karmaşık hâle gelir. Neredeyse tüm fındık ve fıstıklar yüzeye çıkar. Bu yüzden karışık kuruyemiş paketinden ilk avucu alan kişi genellikle daha şanslıdır. Çünkü geriye, lezzet açısından daha zayıf ve küçük taneler kalır.
Bu durum ilk anda paradoksal görünür. Çünkü alışık olduğumuz tablo farklıdır. Yağ ve su gibi iki sıvıyı karıştırıp beklemeye bırakırsanız, ağır olan sıvı yerçekimi etkisiyle aşağı iner. Hafif olanı yukarı iter. Buradaki durum ise tamamen tersine işler.
Aslında yalnızca kuruyemişlerde değil, tüm tanecikli karışımlarda benzer bir ayrışma gözlemlenir. Bu parçacıkların boyutlarına göre ayrılması olgusu, bilim dünyasında “Brezilya Fındığı Etkisi” olarak bilinir.
Brezilya Fındığı Etkisi Neden Gerçekleşir?
Kavanoz her sallandığında büyük bir kuruyemiş az da olsa yükselir. Altında anında küçük bir boşluk oluşur. Yanlardaki daha küçük parçalar bu boşluğa doğru akar. Bu hareket, büyük parçanın eski konumuna geri dönmesini engeller. Bir sonraki sallayışta aynı durum yeniden yaşanır.
Büyük parça biraz daha yukarı çıkar. Küçükler yine altını doldurur. Süreç bu şekilde ilerler ve büyük parça sonunda yüzeye ulaşır. Yüzeye çıktığında genellikle orada kalır ve yalnızca yukarı aşağı zıplar. Bazen alta iner. Kısa süre sonra birkaç sallayışla yeniden üste çıkar.
Perkolasyon, küçük parçaların büyükler arasındaki boşluklardan aşağı doğru süzülmesini ifade eder. Kahve telvesinden süzülen su da aynı süreci izler. Konveksiyon ise büyük parçaların yukarı doğru itilmesini açıklar. Bu iki mekanizma birlikte çalışarak büyük ve ağır parçaları üste taşır.
Sonuç ne kadar makul görünse de sorun bütünüyle çözülmüş sayılmaz. Brezilya fındığı etkisi üzerine çalışmalar hâlâ sürüyor. Araştırmacılar, sürece birden fazla etkenin katkıda bulunduğunu düşünüyor. Bu da olguyu daha ilginç kılıyor.
Nitekim büyük ve küçük parçalar aynı yoğunluğa sahip olduğunda, uzun süre sallansalar bile ayrışmazlar; hatta bazı koşullarda bunun tersi gerçekleşir ve büyük parçalar alta iner. Yoğunluk oranı bu ters davranışın temel nedenlerinden biridir.
Eylemsizlik de süreci etkiler. Pirinç dolu bir kapta yer alan badem örneğinde, pirinç taneleri daha hafif ve daha az sürtünmeye maruz kaldıkları için daha kolay hızlanır ve boşluklara daha çabuk ulaşır. Daha ağır olan badem ise çevresindeki çok sayıdaki taneden kaynaklanan dirençle karşılaşır ve bu durum, sahip olduğu yüksek momentuma rağmen hareketini sınırlar.
Kabın geometrisi de sonucu değiştirir. Martini kadehi biçimindeki kaplarda oluşan dolaşım hareketleri, büyük parçaları aşağı taşırken küçük taneleri üstte tutar.
Sonuç Olarak
Brezilya fındığı etkisi, adından da anlaşılacağı gibi taneciklerden oluşan granüler maddelerin sergilediği sezgiye aykırı özelliklerden yalnızca biridir. Granüler maddeler gıda endüstrisi açısından son derece önemlidir. Tahıl silolarındaki ürünleri oluştururlar; bebek mamalarının, kuruyemişlerin, pirincin, kahvenin, çikolatanın, muhallebi tozunun ve mısır gevreği gibi birçok kahvaltılık gevreğin temelini oluştururlar.
Granüler maddeler doğada da yaygın olarak bulunur. Büyük miktarlardaki kar buna bir örnekken, kum da bir diğeridir. Kum tepelerinde gözlenen pek çok etkileyici desen, kumun granüler bir madde olmasının doğrudan bir sonucudur.
Kaynaklar ve ileri okumalar
- Maths in a minute: The brazil nut effect; yayınlanma tarihi: 16 Mart 2018; Bağlantı: https://plus.maths.org/
- Metzger, Matthew & Remy, Brenda & Glasser, Benjamin. (2011). All the Brazil nuts are not on top: Vibration induced granular size segregation of binary, ternary and multi-sized mixtures. Powder Technology. 205. 42-51. 10.1016/j.powtec.2010.08.062.
- James B. Knight, E. E. Ehrichs, Vadim Yu. Kuperman, Janna K. Flint, Heinrich M. Jaeger, and Sidney R. Nagel Phys. Rev. E 54, 5726 – Published 1 November 1996
Size Bir Mesajımız Var!
Matematiksel, matematiğe karşı duyulan önyargıyı azaltmak ve ilgiyi arttırmak amacıyla kurulmuş bir platformdur. Sitemizde, öncelikli olarak matematik ile ilgili yazılar yer almaktadır. Ancak bilimin bütünsel yapısı itibari ile diğer bilim dalları ile ilgili konular da ilerleyen yıllarda sitemize dahil edilmiştir. Bu sitenin tek kazancı sizlere göstermek zorunda kaldığımız reklamlardır. Yüksek okunurluk düzeyine sahip bir web sitesi barındırmak ne yazık ki günümüzde oldukça masraflıdır. Bu konuda bizi anlayacağınızı umuyoruz. Ayrıca yazımızı paylaşarak da büyümemize destek olabilirsiniz. Matematik ile kalalım, bilim ile kalalım.
Matematiksel
Merhaba tebrik ediyorum ve çalışmalarınızda başarılar diliyorum