Физики из Франции изучили механизмы, отвечающие за образование цветков из сыра тет-де-муан, когда его сервируют, соскабливая тонкий верхний слой. Главным фактором, который повлиял на изменение пространственной метрики, стал коэффициент трения, который продемонстрировал плавное изменение вдоль радиуса сырной головы. При этом энергия разрушения оказалась достаточно большой и обеспечила переход к режиму пластического сдвига. Авторы работы отметили, что их результаты могут принести пользу для контроля морфогенеза при резке металла. Исследование опубликовано в Physical Review Letters.
Традиционная подача сыра тет-де-муан выглядит следующим образом: голову нанизывают на стальной стержень, закрепленный в центре деревянной платформы, а на самом стержне устанавливают лезвие — такая кулинарная установка называется жироль (la girolle). Во время вращения сыра нож соскабливает тонкий слой, превращая его в морщинистые листы — своеобразные цветки. Подобная подача имеет не только эстетический, но и практический смысл, поскольку большое соотношение между площадью кусочка и его объемом усиливает аромат сыра, а также делает текстуру продукта более нежной.
С точки зрения физики самое интересное здесь — превращение плоской поверхности без искривлений в морщинистые структуры с характерной геометрией. Похожий эффект у лепестков роз исследователи объяснили тем, что кривизна объекта не позволила лепесткам уместиться в трехмерном евклидовом пространстве. А при разрыве тонких пластиковых листов причина оказалась иной: необратимое пластическое растяжение резко увеличило длину линий, параллельных границе, когда они приблизились к свободному краю. Однако никто до сегодняшнего дня не выяснил, какой физический механизм отвечает за образование сырных цветков.
Маттео Чиккотти (Matteo Ciccotti) из Университета Сорбонны совместно с коллегами из Франции выяснил, что волнистая структура сырных листьев возникает в результате изменения коэффициента трения по радиусу сырной головы.
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.
W rezultacie stosunek długości łuku kwiatu sera do sera przed przecięciem nożem wykazywał nieliniowy spadek w miarę zbliżania się do środka główki: początkowo parametr ten zmieniał się z około 0,8 do 0,4, gdy odległość od krawędzi zmniejszała się od zera do dziesięciu milimetrów, a następnie stał się stały na poziomie około 0,3-0,4 jednostki. Na tej podstawie fizycy wyciągnęli dwa wnioski. Po pierwsze, odległość 10 milimetrów od krawędzi, w której zmierzony stosunek osiągnął plateau, pokrywała się z grubością warstwy granicznej sera, na którą wpływa proces suszenia. Po drugie, krzywizna krawędzi była konsekwencją zmiany metryk przestrzennych, ponieważ w przeciwnym razie (gdyby stosunek długości łuku zmniejszył się na całym promieniu główki) kwiaty sera miałyby zerową krzywiznę Gaussa i pozostałyby płaskie.
Naukowcy powiązali transformację metryki przestrzennej ze współczynnikiem tarcia, który wykazywał płynną zmianę wzdłuż promienia krążka sera: ze względu na zauważalny gradient, ostrze odkształcało wierzchnią warstwę sera w inny sposób. Tymczasem inne właściwości mechaniczne – moduł Younga, granica plastyczności i energia pękania – praktycznie nie miały wpływu na formowanie się kwiatu. Energia pękania stała się jednak ważnym czynnikiem, ale z innego powodu: była wystarczająco wysoka, aby wywołać przejście do ścinania plastycznego, bez którego zmiana metryki przestrzennej nie nastąpiłaby. Autorzy zauważyli również, że ich wyniki będą przydatne w cięciu metali, gdzie kontrolowany współczynnik tarcia między ostrzem a materiałem może być wykorzystany do uzyskania pożądanego kształtu wióra.
To nie pierwszy raz, kiedy fizycy badają pozornie oczywiste właściwości mechaniczne żywności. Pisaliśmy już na przykład o tym, jak eksperymentatorzy poddali ciasteczka Oreo laboratoryjnemu testowi skręcania.
