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Wie wird er gleichmäßig?: Die Physik des perfekten Pfannkuchens

Wie verteilt man den Teig am besten in der Pfanne? Zwei Algorithmen finden unterschiedliche Lösungen für das Problem.
Pfannkuchenteig fließt aus der Kelle in die Pfanne. Ja, die Dinger heißen Pfannkuchen.Laden...

Es ist gar nicht so einfach, einen Klacks Pfannkuchenteig durch gründliches Schwenken der Pfanne zu verteilen, dass er einerseits die ganze Pfanne bedeckt und andererseits gleichmäßig dick und ohne Löcher ist. Sobald der Teig auf die heiße Oberfläche trifft, wird er schnell immer zäher. Nun haben Edouard Boujo von der École Polytechnique in Palaiseau und Mathieu Sellier diesen Wettlauf zwischen Fließen durch die Schwerkraft und gleichzeitigem Erstarren modelliert, um herauszufinden, wie man die Pfanne optimal schwenkt.

In ihrer nun in »Physical Review Fluids« veröffentlichten Arbeit nutzen sie zwei verschiedene Ansätze, diese Bewegung zu finden. Einerseits ließen sie einen Zufallsalgorithmus vom Monte-Carlo-Typ eine möglichst optimale Kombination verschiedener harmonischer Schwingungen im dreidimensionalen Raum suchen; beim zweiten Ansatz nutzten sie die Theorie der optimalen Steuerung, bei der ein Algorithmus die gesuchte Funktion anhand der Rahmenbedingung optimiert. Im Vergleich der Ergebnisse lieferte der deterministische Algorithmus eine bessere Lösung als der Zufallsalgorithmus.

Wie man eine Oberfläche möglichst gleichmäßig dünn bedeckt, ist nicht nur in der Küche eine bedeutende Frage. Auch Beschichtungen in der Technik und Fertigungsverfahren wie Spritzguss basieren auf der Wechselwirkung zwischen einer Oberfläche und der flüssigen Beschichtung, die sich unter ihrem eigenen Gewicht und dem Einfluss der Schwerkraft verteilt. Wie die beiden Wissenschaftler berichten, gibt es bereits eine Reihe von Modellen für solche Probleme – nicht aber für den speziellen Pfannkuchenfall, bei dem sich die Zähigkeit der Beschichtung durch den Kontakt mit der Oberfläche ändert.

Die optimale Beschichtungstechnik für ein bestimmtes Problem ist nicht einfach zu finden – auch weil verschiedene Lösungswege unterschiedliche Ergebnisse liefern. Tatsächlich kommen die beiden unterschiedlichen Ansätze zu zwei unterschiedlichen Strategien. Während der Zufallsalgorithmus empfiehlt, den Teig mehrmals in verschiedenen Richtungen von einer Seite der Pfanne auf die andere Seite fließen zu lassen, kommt der zweite Algorithmus zu dem Ergebnis, den Teig um den Rand der Pfanne kreisen zu lassen. Bei letzterem Verfahren werde der Pfannkuchen sowohl einheitlicher als auch glatter, so die beiden Wissenschaftler.

24/2019

Dieser Artikel ist enthalten in Spektrum - Die Woche, 24/2019

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