カップを回転させたときにコーヒーのクッキーが動かないのはなぜですか？
コーヒーカップに茶色のクッキーを落としました。最初は沈みましたが、数分後に表面に現れました。カップを回転させてクッキーを誘い出そうとしましたが、動かなくなってしまいました。
下のビデオをチェックして、Cookieが動かない理由を教えてください。
https://www.youtube.com/watch?v=18CdFAzD0XI
回答
もちろん、「低粘度のため」のような答えは良いですが、この問題を過度に複雑にするのも良いことです。
カップを回転させていません
クッキーはある意味で回転/移動しますが、ほんのわずかです。クッキーがあまり回転しない理由は、実際にはカップを回転させていないためです。代わりに、カップに短いひねりを加えます。これは、カップの短い加速と、カップの短い減速です。カップを連続的に回転させると、クッキーは最終的に状況に近づき、カップと同じ速度で移動します。
動きと力の相関関係
「クッキーが移動/加速しない理由」は、「カップに加える力と同時にクッキーが移動/加速しない理由」と解釈できます。興味深いアナロジー（およびこの粘性のある回答を投稿する理由）は、振動応力を使用して材料の粘弾性挙動を決定する動的機械分析にあります。
モーションを規則的なパターンで振動させると、Cookieも振動するようになります。それがどの程度、どのように振動するかは、2つの要因に依存します。
どれだけが複素弾性率に依存します。ある程度の変形を実現するために加えられる力と、変形の量/振幅/サイズの比率。
どのように材料の粘弾性挙動に依存します。液体の場合、力は慣性力とカップとその内容物の加速度に関連していることがわかります（速度が速いほど振動の途中で最も高くなります）。弾性/固体材料の場合、力は弾性力に関連しており、振動の終点で高くなります。
（もちろん、弾力性のある/固体のカップの加速も得られますが、コーヒーカップはごくわずかな重量のプラスチックカップであると想像してください）
クッキーの移動
したがって、Cookieを移動/振動させることはできますが、複素弾性率が低い材料があるため（液体であるかどうかは関係ありません）、十分に大きな力を加える必要があります。
クッキーが回転しないことを直感的に奇妙にするのは、心理的影響です。
大きな力を加える必要があります。
この大きな力は、重いカップを動かすために必要です。
非常に軽いプラスチックを上に動かして同じ力または力を加えると、液体とクッキーがさらに移動します。または、Cookieの同じ動きに対して、必要な力ははるかに少なくなります。
コーヒーの粘度が低いということは、入っている液体を大きく動かさずにカップを回転させることができることを意味します。カップの壁に液体を「引きずる」のに十分な摩擦がないだけです。
油や蜂蜜のような粘り気のある液体では、別の写真になります。
ニュートン粘度を思い出させると便利です $\mu$ 本当にそうです。
（出典）
ために $\mu \approx 0$ その後 $\tau \approx 0$、したがって、カップの液体内容物を回転させるのに十分なせん断応力（摩擦）がありません。
水は液体なので、カップと一緒に水は回転しません。カップに触れる水は少し移動しますが、カップから離れる水は移動しません。異なる分子の水の間の摩擦は非常に小さいです。
カップを動かすと、液体とマグカップの間に弱い接着力が作用します。これにより、液体は回転していない別のオブジェクトとして扱うことができます。
浮力によりクッキーが沈み、最終的には上昇したことがわかります。このクッキーはそれ自体が静止している媒体にあるので、移動したり回転したりする理由はありません
追加
カップの回転を止めると、液体が動き始め、クッキーも動き始めます。今これは角運動量の保存から来ています
粘度を表示する別の方法は、一種の「運動量伝導率」です。熱伝導率の低い断熱材が熱をゆっくりと伝達するのと同じように（ただし、温度差が大きいほど速くなります）、低粘度の流体は運動量を非常にゆっくりと伝達します（ただし、運動量の差が大きくなるほど速くなります）。（とにかく横方向/せん断運動量、およびおそらく他のタイプに対して数学的に機能します。）
カップのような硬い固体は、定義上非常に高粘度です。手で任意の部分を押すと、運動量はほぼ即座に固体全体に広がります（音のP波とS波の速度に関連する速度でI容疑者）。一方、コーヒーは粘度が低いため、少量の回転が非常にゆっくりとクッキーに到達しますが、ビデオではほとんど気付かないほど遅いです。
Kian Malekiがほのめかしたように、粘度の微視的な起源は、分子（または原子またはイオン）間の力に由来します。ガスは衝突によってのみ運動量を伝達できるため、粘度が非常に低くなります。液体は互いに一定の押し力と一定の引っ張り力の両方を持っていますが、運動量を完全に伝達することなく互いに簡単にすべり、中程度の粘度になります。固体には強い力があり、分子を特定の配置に保持するため、変化するのに多くの力が必要であり、非常に高い粘度になります。