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| 這次實驗使用的是水源校區即品網買的牛奶口味小熊餅乾,因為沒拍照故取用網路圖片, 圖片來源: http://garywlee.blogspot.tw/2013/05/blog-post.html 。 |
實驗動機:
前陣子很流行小熊餅乾搖搖樂新吃法(他人的範例網址),但是網路的影片幾乎都是放在小熊餅乾盒裡面搖,看不到裡面的變化情況,只能了解小熊餅乾實驗的初態跟末態,因此讓人很好奇整個過程中有怎樣的機制跟動力學的變化。然後剛好昨天的蘇力颱風預備存糧中有在水源校區即品網買的牛奶口味小熊餅乾,下午去聚餐的空檔突然想到這個有趣問題就馬上來做實驗了!
實驗材料:
1. 小熊餅乾牛奶口味一盒 (水源校區即品網購得)
2. 蜜桃紅茶玻璃罐一個 (台北火車站爭鮮壽司購得並當水杯一陣子)
2. 蜜桃紅茶玻璃罐一個 (台北火車站爭鮮壽司購得並當水杯一陣子)
3. 單純拿來拍照用的難以啟齒之韓國S牌智慧型手機 (好像該換了?)
實驗方法:
為了解決搖動時看不到小熊們怎麼變化的缺點,並提升震動腔碰撞時能量傳遞的效率以節省實驗消耗的能量(or降低手部肌肉痠痛指數),而選擇將小熊餅乾放進透明的玻璃罐來進行實驗。
接著為了紀錄過程,每搖動一百下(用手上下搖動,頻率約 100 次/分)就停下來拍一次照片當作實驗記錄,由於本實驗出於臨時性的興趣因此並沒有採取定性定量跟嚴謹的紀錄過程,僅呈現較粗略的結果以供大家參考。
接著為了紀錄過程,每搖動一百下(用手上下搖動,頻率約 100 次/分)就停下來拍一次照片當作實驗記錄,由於本實驗出於臨時性的興趣因此並沒有採取定性定量跟嚴謹的紀錄過程,僅呈現較粗略的結果以供大家參考。
實驗記錄:
1. 搖動次數零下,小熊們無辜的躺在玻璃罐裡不知道等等會發生什麼事情。
2.搖動次數100下,小熊本體開始碎裂 。
3.搖動200下, 更加碎裂
4.搖動300下,餅乾周邊因撞擊杯壁碎裂,已辨識不出熊形,成為一個個不規則塊狀物。
5.搖動400下,餅乾 除了原先的塊狀物外,因彼此撞擊跟與杯壁撞產生了更多的碎屑。
6.搖動500下,餅乾產生更多碎屑,小塊狀物也越來越失去稜角變的較偏圓形。
7.搖動600下,與500下的外類似,但估計應該磨出了更多的碎屑。
8.搖動700下,餅乾中的塊狀物開始略有膠結感。
9.搖動800下,原本的小塊狀物開始膠結成數個較大的塊狀物。
10.搖動900下,膠結後較大的塊狀物又繼續膠結成更大的塊狀物中。
11.搖動1000下,原本的小塊狀物基本上膠結成了一個大的塊狀物,但上面還有些裂縫結構看似還沒穩定。
12.搖動1100下,尚不緊致的塊狀物有時會被撞分裂。
13.搖動1200下,剛好又停在兩個塊狀物的情況。但感覺結構更為密實。
14.搖動1300下,停在兩個塊狀物膠結到一半的時候。
15.搖動1400下,終於凝聚成較緊密的一塊了。之後因罐體太霧(且手酸了也盡興了),故停止實驗。
16.想把小熊球倒出來但是....,球太大卡住了 囧。另瓶底的深色部分應是玻璃杯中沒擦乾淨的水沾到碎屑所致。
17. 只能出動刀子把球切碎倒出來。
18. 從切碎的剖面看來是有許多細小顆粒膠結而成的大顆球體。
結果分析:
從實驗的觀察中可以看出出小熊餅乾如何由一堆可愛的小熊們變成一個大球的過程 。藉由觀察這個過程也可以推估為何會變成這個樣子的機制。
簡單的來說機制可能是這樣的:
1. 可以將一個小熊餅乾視為一個中間為內餡,外圍是酥脆餅乾皮的結構
2. 在碰撞的過程中首先外皮在不斷的彼此碰撞還有與杯壁碰撞中被磨成碎屑,主體越磨越薄並且產生很多碎屑
3.碎到一定程度表皮太薄或是內餡與表皮混合程度較強導致內餡與表皮的差距模糊了,此時兩塊內餡用夠大的撞擊力撞擊後就會膠合,此時小團塊開始膠結成較大團塊,同時團塊滾動時也會把碎屑吸收進來越變越大。
4.小團塊再不斷彼此撞擊繼續膠合成較大團塊,但有時因撞擊力道會導致結合不良的介面分裂,分裂的團塊會再因碰撞重新結合。
5. 不均勻團塊在經過多次撞擊後結構逐漸緊致均勻,最後就越來越不容易分裂了(但或許其他的內餡與外皮比例會產生不同的結果吧 0.0,也就是說不同的初始條件最終可能出現不同的最終穩定狀態)。
大概經由這樣的過程可以變成一顆球。不過我猜在不同的內餡跟外皮比例下可能會有不同的結果,或許會有產生許多球跟產生一顆球的內餡與外皮比之差異存在,這邊說不定可以試著進一步實驗並且建個模型討論看看呢!
未來建議:
1. 建議可以改用巧克力口味或草莓口味來做,比較容易區別內餡跟餅乾的顏色, 牛奶口味的白巧克力內餡跟餅乾顆粒顏色太過接近不易清楚觀察。
2. 搖出來的球口感有點太甜,並不受試吃者的好評。有試吃者建議可以加一些飛機餅乾之類的鹹餅乾一起搖動或許成品的口感會較好,也可以順利的清理掉實驗結果。
3. 不過根據推測的機制,如果加入過量的餅乾屑調節口味,可能會影響膠結的能力,或許添加太多會喪失整體膠結力,最後只會形成數個顆粒跟一些碎屑
4.這個多個最終狀態相變過程的存在與否,還有其間的參數與條件還有待進一步的實驗或理論模型的驗證與支持。























