Dżule bitwy barowej

Nie ma głupich pytań — są tylko głupie odpowiedzi. Ludzie jednak, ciekawi świata, zadają coraz więcej nie tyle głupich, co bardzo kreatywnych pytań. Pomysłowość ta jest w przypadku prawdziwych perełek nagradzana przyznaniem autorom Ig Nobla. Humorystyczna wersja Nobla okrasza te eksperymenty, które najpierw śmieszą, a później skłaniają do myślenia. No bo czy mimowolnego uśmiechu nie wywołuje badanie szwajcarskich lekarzy, którzy sprawdzili czy lepiej dostać w głowę pustą, czy pełną butelką piwa?

Ich eksperyment, nagrodzony Ig Noblem w 2009 roku, zyskał dużą popularność. Sława ta jednak była bardzo płytka. Tysiące osób przeczytało tylko i wyłącznie sam pomysł i wynik eksperymentu. O wiele ciekawsza jest w tym wypadku metodologia czy wyjaśnienie uzyskanych rezultatów. Samo badanie zostało opublikowane pod naukowo brzmiącym tytułem: Czy pełne czy puste butelki od piwa są trwalsze i czy ich próg pęknięcia wystarczy by złamać ludzką czaszkę?

Lekarze bowiem zaniepokojeni byli bezpieczeństwem uczestników barowych bijatyk. Każdy z nas wie (przynajmniej z filmów), że gdy w zadymionej spelunie dochodzi do wymiany ciosów bronią staje się wszystko — od mebli po naczynia. Gdy barman sprzedaje złocisty napój z chmielu za broń może posłużyć tak pokal, jak i butelka. Autorzy zaznaczają, że po rozbiciu oba naczynia mogą być użyte jako broń dźgająca, jednak póki są w całości stanowią niezłą maczugę. Szwajcarscy lekarze, często uczestnicząc jako biegli w sądzie, byli świadomi jak wysoka jest popularność używania butelek od piwa przy fizycznym rozwiązywaniu sporów. Sprawa jest więc poważna, bo bardzo powszechna, a sam pomysł na badanie wziął się właśnie z zadawanych na sali sądowej pytań o obrażenia, jakie może wywołać na czaszce cios piwnym nośnikiem.

Szwajcarzy zebrali więc 10 półlitrowych butelek piwa (6 pustych i 4 pełne) marki Feldschlösschen. Pełne butelki ważyły znacznie więcej, bo 898 g w porównaniu do 391g w przypadku naczyń pustych. Wynik eksperymentu mógł więc się wydawać dość oczywisty. By określić grubość szkła wykonano również wielowarstwowe obrazowanie tomografem komputerowym. Do butelek został przytwierdzony kawałek sosnowej płyty, który miał rozłożyć siłę uderzenia upodobniając warunki eksperymentalne do naturalnych (barowych). Naczynia były umieszczane w specjalnej wieży do badania wytrzymałości materiałów. Tam kilogramowa, stalowa kula była zrzucana na butelki z różnych wysokości. W ten sposób łatwo można było określić jakiej ilości energii potrzeba, by butelka się rozbiła.

Pełne piwa naczynia wytrzymywały jeszcze energię 25 dżuli, jednak pękały przy 30. Co ciekawe, puste butelki okazały się trwalsze. Pękały dopiero po przekroczeniu bariery 40 dżuli. Abstrahując od zawartości to i tak butelki okazały się lepszym rodzajem maczugi niż pokal, który tłukł się przy zastosowaniu energii wysokości 1,7 dżula.

Większa energia potrzebna do rozbicia pustej butelki jest tłumaczona przez autorów dwojako. Po pierwsze, piwo jest płynem prawie w ogóle nieściśliwym. Każda, nawet najmniejsza deformacja butelki skutkuje zwiększeniem się destrukcyjnego ciśnienia w jej wnętrzu. Drugim winowajcą może być dwutlenek węgla. Gaz również umieszczony jest pod ciśnieniem. Każde odkształcenie naczynia może wiązać się ze wzrostem siły nacisku na ścianki.
Szwajcarzy przyjęli wzór na określenie energii jaką może wytworzyć butelką barowy wojownik:

E = (Mn/(Mt + Mn)) x W

Gdzie E to energia, Mn masa butelki, Mt masa części ciała poruszająca naczyniem a W to praca wykonana przez układ mięśni. Gdy więc zważamy na wagę naczynia, pełna butelka uderzy przeciwnika z energią o 70% większą niż butelka pusta. Autorzy twierdzą więc, że mniej pracy układu mięśniowego jest potrzebne by osiągnąć większą energię ciosu w przypadku butelki pełnej, nawet jeśli podniesienie dodatkowego ciężaru kosztuje nas trochę siły.

Hydrauliczne testy na czaszkach nieboszczyków wykazały, że by kość okalająca mózg została złamana, potrzeba od 14,1 do 68,5 dżuli. Niezależnie więc czy butelka jest pusta czy pełna jest ona w stanie rozłupać delikatniejsze miejsca mózgoczaszki — w odróżnieniu od ciosu pokalem, który prędzej pęknie niż wytworzy taki poziom energii.

Konkludując — puste półlitrowe butelki od piwa są trwalsze niż ich pełne odpowiedniki. W obu wypadkach jednak naczynie może stać się narzędziem do rozłupania komuś czaszki. Najlepiej jest więc, jeśli ma się wybór, oberwać pokalem. Łatwiej jest wytworzyć energię pełną butelką, jednak to pusta jest wytrzymalsza i może przekazać czaszce dodatkowe 10 dżuli.

Implikacje tego typu badań mogą być jednak znacznie większe, niż zgarnięcie bądź co bądź pokojowego Ig Nobla. Co prawda zrezygnowanie z kształtu czy materiału z którego wykonane są butelki jest na ten czas mało realne, eksperyment pokazał jednak, że również i barową bitwę trzeba brać pod uwagę przy projektowaniu ogólnodostępnych naczyń napojów wyskokowych. Kto wie czy w przyszłości nie będą produkowane tylko i wyłącznie te butelki, które nie mogą wytworzyć większej energii niż 14 dżuli?

Bolliger , S.A., Ross, S., Oesterhelweg, L., Thali, M.J, Kneubuehl, B.P. (2009). Are full or empty beer bottles sturdier and does their fracture-threshold suffice to break the human skull? Journal of forensic and legal medicine, 16(3):138-42.