Onze oosterburen hebben dit jaar een goede kandidaat voor een Ig-Nobelprijs: de prijs voor serieus wetenschappelijk onderzoek met een flinke knipoog. Fysicus Max Koch van de Universiteit van Göttingen, zelf fervent hobbybrouwer, besloot het openen van een bierfles te onderzoeken met de allerbeste camera’s en geluidsapparatuur. Het resultaat publiceerde hij met collega’s op 18 maart in het wetenschappelijke blad Physics of Fluids.
Koch was benieuwd wat nu precies het typerende geluid veroorzaakt van het openen van een zogeheten beugelfles. Dat is zo’n bierfles die sluit met een witte porseleinen kop, een oranjerood rubberen ringetje en een metalen beugel die je openduwt met je duim. ‘Pwáp’, hoor je dan, gevolgd door een holle ‘klók’.
Koch bestudeerde beugelflesjes van 0,33 liter met daarin zelfgebrouwen gemberbier onder een druk van 2 tot 5 bar: normale waarden in de bierwereld. Die overdruk wordt veroorzaakt door de koolstofdioxide die zich in de drank ophoopt door het gistingsproces, maar niet kan ontsnappen zolang de dop erop zit. Zodra de druk wegvalt, ontstaan er in de vloeistof belletjes van koolstofdioxide, die opstijgen en de drank laten prikkelen en schuimen.
„Hoewel er al veel is gepubliceerd over de fysica van koolzuurhoudende dranken”, aldus het artikel, „bijvoorbeeld over de vorming, beweging en het knappen van de bubbels, is er nog geen onderzoek gedaan naar de geluidsgolven die ontstaan door het openen.” Koch ging daarom zelf maar aan de slag. Hij filmde het openen van de beugelfles met camera’s die tot wel 16.800 beelden per seconde maken. Zijn geluidsapparatuur nam zelfs geluiden waar tot 100 kHz – veel hoger dan de bovengrens van het gehoor.
De ‘pwáp’ die je hoort, is niet een enkele schokgolf, ontdekte hij, maar een aanhoudende toon, zij het een héél korte. Die toon ontstaat door de plotselinge uitzetting van het gas in de flessenhals. Tijdens deze zogeheten adiabatische expansie koelt het gas héél even af tot 50 graden Celsius onder nul. In de nauwe hals levert die supersnelle expansie een bijzonder geluidsverschijnsel op: een staande golf. Dat is een golf die zich niet voortbeweegt, maar stilstaat, waarbij er punten zijn die niet trillen (knopen) en punten die maximaal trillen (buiken). Bij een snaar kun je je dat makkelijk voorstellen, maar in een luchtcompartiment kan het dus ook. Koch berekende dat in een computersimulatie, maar zag het ook op de filmbeelden aan de vibraties van de damp.
De geluidsgolf blijft in de flessenhals zo’n 70 milliseconden ‘staan’. Die toon – de ‘pwáp’ – tikt de 120 decibel aan: even luid als een vliegtuigmotor op één meter afstand. Rond onze pijngrens. „Gelukkig gebeurt dat maar heel kort en ín de flessenhals”, verklaart Koch in een e-mail. „Vandaar dat je het niet zo luid ervaart. Bij een kroonkurk ontstaat dit geluid niet: die vervormt tijdens het openen, waardoor de druk geleidelijker afneemt. Bij een champagnefles hoor je het juist wel, zelfs sterker, omdat daarin de druk hoger is.”
Na de ‘pwáp’ volgt een holle ‘klok’. Dat is simpelweg een biergolf die tegen de wand klotst, door de beweging van de fles.
Heeft Kochs onderzoek ergens ook nut..? Jazeker. „Dit was een leuke manier om onze simulatiesoftware te testen.” En, aldus de hobbybrouwer: „Het directe nut zou zijn dat je flessen zo kunt vormen dat elke brouwerij zijn eigen geluid krijgt. Plus natuurlijk dat je aan tafel een goed gespreksonderwerp hebt.”
