Il ketchup è una delle salse più popolari del mondo, accanto alla maionese. Quando se ne acquista una confezione, tuttavia, si è consapevoli di andare incontro a una grande sfida: consumarla fino all’ultima goccia senza che quell’ultima “spremitura” si traduca in un getto improvviso e ingovernabile che può macchiare chiunque e qualunque cosa. Calum Cattell e Chris McMinn della University of Oxford hanno condotto una serie di esperimenti per determinare il tipo di forza da applicare e costruire un modello teorico in gradi di descrivere questo momento “splatter” del ketchup.

Su arXiv si leggono alcune scoperte interessanti: per evitare le “dispersioni” il modo migliore è spremere la confezione in un punto che si trova a una distanza pari al doppio del diametro dell’ “ingresso” e in modo abbastanza lento. Inoltre, esiste una soglia critica precisa in cui il ketchup passa da un flusso abbastanza regolare allo “schizzo” incontrollato.

In un fluido ideale newtoniano, la viscosità del fluido dipende fortemente dalla temperatura e dalla pressione. In un fluido che non è newtoniano, la viscosità cambia invece notevolmente in risposta a una sollecitazione applicata o a una forza di taglio, facendogli cambiare caratteristiche e, in un certo senso, facendo somigliare il suo comportamento più a un solido che a un liquido. Il ketchup è un esempio di fluido non newtoniano: è costituito da polvere di pomodoro (solido) diluita in un liquido, in che lo rende più una sorta di “solido morbido” che un liquido.

Quando nella confezione è rimasto solo un po’ di ketchup, bisogna sbatterla più energicamente, cosa che aumenta il rischio di macchiarsi. “Quando si arriva quasi alla fine – spiega Cattell – la maggior parte di quello che c’è dentro è aria. Quindi, quando si preme, quello che si fa è comprimere l’aria all’interno della bottiglia, il che aumenta la pressione che porta il ketchup all’esterno”. L’ingresso del recipiente esercita poi una forza di trascinamento viscosa che va a contrastare il flusso viscoso del ketchup e si crea un equilibrio: man mano che la bottiglia viene svuotata, la viscosità diminuisce perché c’è meno salsa da spingere. Si ha quel flusso verso l’esterno perché c’è più spazio per l’aria per espandersi nella bottiglia, il che, nel tempo, riduce la forza motrice.

Gli scienziati hanno creato un analogo della bottiglia di ketchup tramite delle grandi siringhe con ketchup e hanno osservato come la variazione della quantità di aria influisce sulla portata del flusso di ketchup e sul modo in cui fuoriusciva dalla siringa. Hanno poi ripetuto queste prove con altri fluidi con diversa viscosità e altri parametri chiave.
Per evitare che il ketchup “esploda”, gli scienziati suggeriscono di spremere più lentamente (il che riduce la velocità dell’aria compressa) (la velocità è di circa 7 metri all’ora…) e di allargare il diametro dell’apertura della confezione (perché la valvola di gomma dell’ugello aumenta il rischio). Quest’ultimo potrebbe sembrare un suggerimento controintuitivo perché la valvola serve appunto ad evitare gli schizzi, ma in realtà, quando la bottiglia è quasi vuota, creano uno sbilanciamento nella pressione. In queste condizioni, gli scienziati consigliano di rimuovere il tappo in modo da allargare il collo della bottiglia.

Il modello matematico e i risultati dello studio possono essere applicati ad altre situazioni, come le falde acquifere che immagazzinano anidride carbonica catturata, alcuni tipi di eruzioni vulcaniche e polmoni collassati che necessitano di essere rigonfiati.