物理学者は完璧なパンケーキを作る方法を学びました

ビデオ: 物理学者は完璧なパンケーキを作る方法を学びました

ビデオ: [NO MUSIC] ふわふわパンケーキの作り方:How to make Japanese souffle pancake 수플레 팬케이크 2022, 12月
物理学者は完璧なパンケーキを作る方法を学びました
物理学者は完璧なパンケーキを作る方法を学びました
Anonim
Image
Image

ニュージーランドとフランスの物理学者は、より平らな表面を生み出す最適なパンケーキトースト戦略を開発しました。これを行うために、科学者は最適制御の問題を設定して解決しました。つまり、生地の運動方程式を作成し、パンケーキの均一性が最大になり、必要な労力が最小になる軌道を見つけました。この記事はPhysicalReview Fluidsに掲載され、Physicsによって簡単に報告されました。作業のプレプリントは、arXiv.orgWebサイトに掲載されています。

完璧なパンケーキは丸い形で、一定の厚さで、全体に均一に揚げられています。残念ながら、このようなパンケーキを作るのは困難です。生地がすぐに揚げて固まり、パンに広げたり、厚さを均一にしたりする時間がないため、パンケーキを強制的に平らにする必要があります。原則として、これはへらで行うことができます。へらは生地を平らなフライパンにすばやく広げます。このようなブレードは、パンケーキをすばやく調理する必要があるシェフ(たとえば、Teremokチェーンのシェフ)が使用します。パンケーキを調理するための特別な機器がない場合は、パンを傾けて、回転運動で生地を広げる必要があります。

物理学者のEdouardBoujoとMathieuSellierは、2番目の戦略に焦点を当て、クレープを揃えるのに最適な動きを見つけました。これを行うために、科学者はパンケーキベーキング問題を最適制御問題として再定式化しました。物理学者によると、これまで誰もこの問題を実際に解決していませんでした-原則として、同様のプロセスを説明するとき、研究者は重力を無視しますが、パンケーキを焼くとき、それは非常に重要な役割を果たします。

まず、物理学者は、初期条件(生地が鍋の中心に注がれる)と境界条件(鍋の壁の位置)を考慮して、鍋の表面での生地の動きの方程式を定式化しました。とその底の温度)。そうすることで、研究者たちは、冷却生地の粘度と密度、重力、コリオリの力の変化を考慮に入れました。したがって、最終的な運動方程式は非線形放物型微分方程式に還元されました。科学者たちは、この方程式のパラメーター(たとえば、生地の熱伝導率)を目で判断し、生地のダイナミクスを数値的にシミュレートし、実際のパンケーキの準備と比較しました。記事の著者によると、彼らの娘たちはこの段階の研究が最も好きでした。

Image
Image

フライパンのパンケーキに作用する力の概略図

次に、研究者たちは、パンケーキの最も均一な厚さを得るために最適な動きを盲目的に見つけようとしました。このため、科学者は、鍋の回転と垂直方向の動きが未知の振幅と周期の調和振動であると想定し、モンテカルロ法を使用してパラメーターの最適値を選択しました。その結果、物理学者は、制御されていないベーキングと比較して、パンケーキの均一性を40%向上させることができました。しかし、研究者たちは、考慮された動きが最適ではないと推測しました。

Image
Image

モンテカルロ法を使用して見つけた最適な戦略によるパンケーキの厚さの変化

したがって、科学者たちは、構築された微分方程式を可能にする、パンケーキを焼く最も一般的な軌道を検討しました。これを行うために、科学者は、理想的な平面(より正確には、理想的には平らな円柱)からのパンケーキの形状の偏差と、形状の変更に費やす必要のある労力を記述するオブジェクト関数をコンパイルしました。大まかに言えば、力は鍋の重心の角度と高さの全体的な変化であるため、焼き方によって異なります。運動方程式のオブジェクト関数の最小値を見つけるために、物理学者は共役方程式を編集し、最急降下法を使用しました。科学者たちは、この方法がより一般的であるだけでなく、モンテカルロ法によるブラインド検索よりもはるかに安価であることを強調しています。結局、物理学者はパンケーキの均一性を制御されていないベーキングの均一性の180パーセントにすることができました。

Image
Image

最適制御問題を解くことによって得られた最適戦略の下でのパンケーキの厚さの変化

行われた作業を考慮して、研究者は次のパンケーキベーキング戦略を提案します。まず、生地を鍋の中央に注ぎ、約10度傾けて、生地が縁に達するまで待ちます。次に、生地が完全に円を描き、利用可能な領域を均等に満たすまで、傾斜したスキレットを回転させます。最後に、円を描くように続けて、鍋の傾斜をゼロに減らし、完璧なパンケーキが完成するまで待ちます。

記事の著者によると、それらの開発は、パンケーキを揚げるだけでなく、固化する前に液体をすばやく平らにする必要がある他のプロセスにも役立ちます。たとえば、チョコレートの置物の製造では、薄い弾性ケーシングの製造、塗装、表面コーティングが行われます。

科学者は、ナビエ・ストークス方程式、ボーズ凝縮、重力波に飽きて、さらに差し迫った問題に切り替えることがあります。たとえば、食品の味を改善するなどです。 BoujoとSellierは、この道を進んだ最初の物理学者からはほど遠いです。たとえば、エセックス大学の学生は、フライドポテトを切るのに最適な角度を見つけました。最もおいしいクラストを作るには、スライスを30度の角度で切る必要があることがわかりました。 N + 1人の編集者がこのレシピを実際にテストし、実際に機能することを確認しました。ジョージア工科大学の物理学者は台湾を訪れ、中華鍋でご飯を揚げる料理人の仕事を撮影し、その過程を説明する数学的モデルを開発しました。科学者によると、このモデルを使用すると、人と同等のおいしい中華鍋を準備するロボットを構築できます。また、科学の助けを借りてケバブの味を改善する方法を考えたことがある場合は、私たちの資料「串に刺した化学」を読む必要があります。

トピックによって人気があります

人気の投稿