Waarom Is Het Zo Moeilijk Om Ketchup Te Schenken?

Ooit ketchup over je frietjes willen gieten en... dat er niets uitkomt? Of dat het tegenovergestelde gebeurt en je bord opeens overspoeld is door een rode zee? George Zaidan beschrijft de natuurkunde achter dit frustrerende fenomeen en legt uit hoe ketchup en andere niet-Newtonse vloeistoffen plotseling kunnen veranderen van vaste stof naar vloeistof en weer terug.

Bekijk hier de hele les

Frietjes zijn heerlijk. Frietjes met ketchup zijn hemels. Het probleem is dat het bijna onmogelijk is om precies de juiste hoeveelheid te schenken. We schenken zo veel ketchup, dat we niet beseffen hoe vreemd het zich gedraagt.

Stel je een ketchupfles voor die gevuld is met staal. Hoe hard je ook schudt, het staal zal er niet uitkomen. Stel je nu diezelfde fles voor gevuld met water. Dat zou er eenvoudig uit komen stromen. Ketchup kan maar niet beslissen. Is het een vaste stof? Of is het een vloeistof? Het antwoord is: het hangt er van af.

Gewone vloeistoffen als water, olie en alcohol reageren lineair op kracht. Als je twee keer zo hard drukt, bewegen ze twee keer zo snel. Isaac Newton, van de appel, bedacht deze relatie, dus noemt men dit Newtonse vloeistoffen.

Maar ketchup hoort bij een clubje dat zich niet aan deze regels houdt: niet-Newtonse vloeistoffen. Mayonaise, tandpasta, bloed, verf, pindakaas en nog veel meer vloeistoffen reageren niet lineair op kracht. Dat houdt in dat hun oppervlakkige dichtheid verandert naarmate hoe hard, lang of snel je duwt.

Ketchup is eigenlijk niet-Newtons op twee verschillende manieren. Ten eerste: hoe harder je duwt, hoe dunner het lijkt te worden. Onder een zekere drukkracht gedraagt ketchup zich als een vaste stof. Maar zodra je dat breekpunt voorbij bent, wordt het opeens duizend keer dunner dan het was. Komt het je bekend voor?

Ten tweede: wanneer je drukt met een kracht onder de drempelkracht zal de ketchup uiteindelijk beginnen te stromen. Tijd, niet kracht, is in dit geval de sleutel om de ketchup te bevrijden. Dus, waarom doet ketchup zo vreemd?

Nou, het is gemaakt van tomaten die zijn verpulverd, platgewalst en compleet vernietigd. Zie je al die kleine deeltjes? Dat is wat overblijft van tomatencellen nadat er ketchup van is gemaakt. En de vloeistof rond die kleine deeltjes? Dat is voornamelijk water, met wat azijn, suiker en kruiden.

Als ketchup gewoon staat, zijn de tomaatdeeltjes gelijk en willekeurig verdeeld. Stel dat je nu snel een lichte kracht aanbrengt. De deeltjes botsen tegen elkaar, maar kunnen niet uit elkaars weg. Dus de ketchup stroomt niet.

Stel dat je nu snel een sterke kracht aanbrengt. Die extra kracht is voldoende om de tomaatdeeltjes te pletten. Dus in plaats van kleine bolletjes, worden ze platgeslagen in kleine ellipsen en boem! Nu heb je genoeg ruimte om een groepje deeltjes langs elkaar te laten en de ketchup vloeit.

Stel dat je nu een lichte kracht aanbrengt, maar dat lang doet. Het blijkt dat we niet zeker weten wat er dan gebeurt.

Eén mogelijkheid is dat de tomaatdeeltjes aan de randen langzaam naar het midden botsen, waardoor de soep waarin ze opgelost zijn, wat eigenlijk water is, naar de randen loopt. Dat water werkt als smeermiddel tussen de glazen fles en de klodder ketchup in het midden, waardoor de ketchup vloeit.

Een andere mogelijkheid is dat de deeltjes zich langzaam herschikken in kleine groepjes, die dan langs elkaar stromen. Wetenschappers die vloeistoffen bestuderen zijn nog steeds bezig uit te zoeken hoe ketchup en zijn vriendjes werken.

Ketchup wordt eigenlijk dunner naarmate je harder drukt, maar substanties als oobleck of natuurlijke pindakaas worden juist dikker naarmate je harder drukt. Andere kunnen langs roterende stangen omhoog klimmen, of schenken zichzelf uit een bekerglas als je ze een zetje geeft.

Vanuit natuurkundig oogpunt is ketchup één van de meer complexe mengsels. Alsof dat nog niet genoeg is, de balans van ingrediënten en verdikkingsmiddelen als Xanthaangom, dat ook in veel fruitdrankjes en milkshakes zit, kan betekenen dat twee soorten ketchup zich totaal anders kunnen gedragen. Maar de meeste zullen twee duidelijke eigenschappen hebben: plotselinge verdunning bij drempelkracht en een meer geleidelijke verdunning als lichte kracht gedurende een lange tijd wordt aangebracht.

Dat betekent dat je op twee manieren ketchup uit een fles kan halen: ofwel een paar keer stevig en langzaam schudden, terwijl je er voor zorgt dat je steeds kracht blijft geven. Ofwel geef je de fles één harde tik.

Echte profs laten de dop erop, schudden dan de fles een paar keer kort en hard om de tomaatdeeltjes los te maken, en halen daarna pas de dop eraf en schenken dan mooi gecontroleerd over die hemelse frietjes.

 

Bron: TED.com