Физики установили, что причиной расплескивания жидкости при колебании в сосуде являются флуктуации в периодичности индуцирующих колебаний. В случае чашки с кофе они возникают из-за неравномерности шага. Работа опубликована в журнале Physical Review E.
Ученые рассматривали человека, несущего чашку с кофе как систему с вынужденными колебаниями и построили математическую модель. В ней ходьба вызывала колебания кофе в чашке. Резонансные частоты колебания кофе в цилиндрическом сосуде зависели от диаметра сосуда и высоты кофе.
В типичной чашке колебания легко возбуждаются при ходьбе, однако расплескивание происходило не от того, что система приходила в резонанс. По словам физиков, гораздо большее значение имели возмущения: неравномерность шага или изъяны чашки. Кофе расплескивается, тогда, когда человек немного не выдерживает шаг, или чашка имеет не идеально цилиндрическую форму.
Исследователи решили проверить выводы, полученные в расчетах на добровольцах. Людей, несущих кофе, снимали на камеру, а затем анализировали уровень жидкости в чашках в зависимости от времени. При этом добровольцы были разделены на две группы: тех, которым дали задание ни в коем случае не расплескать напиток, и тех, кто должен был сохранять равномерность походки.
Физики ожидали, что кофе смогут расплескать те, кто не будет к этому стремиться, однако это оказалось не так. Исследователи говорят, что это, возможно, происходило из-за того, что добровольцы подстраивали свой шаг в тот момент, когда кофе уже почти выливался.