Francuscy fizycy badali mechanizmy odpowiedzialne za formowanie się kwiatów w serze Tête de Moine podczas jego podawania, zdrapując cienką warstwę zewnętrzną. Głównym czynnikiem wpływającym na zmianę metryki przestrzennej był współczynnik tarcia, który charakteryzował się płynną zmianą wzdłuż promienia krążka sera. Co więcej, energia pękania była wystarczająco wysoka, aby zapewnić przejście w ścinanie plastyczne. Autorzy zauważyli, że ich wyniki mogą być przydatne do kontrolowania morfogenezy podczas cięcia metalu. Badanie zostało opublikowane w czasopiśmie „Physical Review Letters”.
Tradycyjny sposób podawania sera tête de moine wygląda następująco: ser nabija się na stalowy pręt umieszczony pośrodku drewnianej platformy, a na samym pręcie mocuje się ostrze – ten przyrząd kulinarny nazywa się girolle. Podczas obracania się sera nóż zdrapuje cienką warstwę, zamieniając ją w pomarszczone płatki – rodzaj kwiatu. Taka prezentacja jest nie tylko estetyczna, ale i praktyczna, ponieważ wysoki stosunek powierzchni do objętości wzmacnia smak sera i sprawia, że jego konsystencja jest delikatniejsza.
Z punktu widzenia fizyki, najciekawszym aspektem jest tu przekształcenie płaskiej, gładkiej powierzchni w pomarszczone struktury o charakterystycznej geometrii. Naukowcy wyjaśnili podobny efekt w płatkach róż, twierdząc, że krzywizna obiektu uniemożliwiała płatkom wpasowanie się w trójwymiarową przestrzeń euklidesową. A gdy cienkie folie z tworzywa sztucznego zostały rozerwane, przyczyna okazała się inna: nieodwracalne rozciąganie plastyczne drastycznie wydłużało linie równoległe do granicy w miarę zbliżania się do wolnej krawędzi. Jednak do tej pory nikt nie określił mechanizmu fizycznego odpowiedzialnego za powstawanie kwiatów serowych.
Matteo Ciccotti z Uniwersytetu Sorbona wraz z kolegami z Francji odkrył, że falista struktura płatów sera powstaje w wyniku zmian współczynnika tarcia wzdłuż promienia krążka sera.
Для этого физики собрали жироль с постоянной скоростью вращения 1,14 радиана в секунду и контролируемой силой давления при контакте лезвия и материала. Чтобы результаты были воспроизводимы, исследователи использовали сыр одной и той же марки возрастом от трех до шести месяцев, приобретенный у единственного продавца. Сначала ученые измерили, как изменилась длина внешней дуги сырного цветка по сравнению с длиной дуги до соскабливания: с этой целью физики отметили на сыре две прямые радиальные линии, образующие угол в 15 градусов. Помимо этого, ученые определили модуль Юнга, предел текучести, коэффициент трения между сыром и лезвием, а также энергию разрушения в зависимости от расстояния до края.
В итоге отношение длины дуги у сырного цветка и сыра до отделения ножом показало нелинейное падение при приближении к центру головы: сначала этот параметр изменился примерно с 0,8 до 0,4 при уменьшении расстояния от края с нуля до десяти миллиметров, а затем стал константой в районе 0,3-0,4 единиц — исходя из этого физики сделали два вывода. Во-первых, расстояние в 10 миллиметров от края, при котором измеренное отношение вышло на плато, совпало с толщиной пограничного слоя сыра, на который влияет процесс сушки. Во-вторых, изогнутость краев стала следствием изменения пространственной метрики, поскольку в противном случае (если бы отношение длин дуг падало на всем радиусе головы) сырные цветки имели бы нулевую гауссову кривизну и остались бы плоскими.
Ученые связали трансформацию пространственной метрики с коэффициентом трения, который продемонстрировал плавное изменение вдоль радиуса сырной головы: из-за заметного градиента лезвие по-разному деформировало верхний слой сыра. При этом остальные механические свойства — модуль Юнга, предел текучести и энергия разрушения, практически не повлияли на формирование цветков. В то же время энергия разрушения стала важным фактором, но по другой причине: она оказалась достаточно велика, чтобы вызвать переход к режиму пластического сдвига, без которого не произошло бы изменение пространственной метрики. Авторы работы также отметили, что их результаты станут полезными при резке металла — с помощью контролируемого коэффициента трения между лезвием и материалом можно добиться стружки требуемой формы.
Физики не первый раз исследуют очевидные на первый взгляд механические свойства еды: например, мы уже писали о том, как экспериментаторы подвергли печенье Oreo лабораторному испытанию на скручивание.
