Użyj swojego makaronu

Zdjęcie suchego spaghetti

Przełamanie suchego patyczka spaghetti dokładnie na pół jest prawie niemożliwe. To wyzwanie wprawiło w zakłopotanie nawet tak słynnego fizyka Richarda Feynmana ’39, który kiedyś spędził sporą część wieczoru na łamaniu makaronu z Dannym Hillis’em ’78, gdy szukali teoretycznego wyjaśnienia, dlaczego patyki uporczywie rozbijały się na trzy lub więcej kawałków.

Eksperyment kuchenny Feynmana pozostał nierozwiązany do 2005 r., kiedy fizycy z Francji stworzyli teorię opisującą siły działające podczas wyginania spaghetti i każdego długiego, cienkiego pręta. Odkryli, że gdy patyk jest wygięty równomiernie z obu końców, pęka w pobliżu środka, gdzie jest najbardziej zakrzywiony. To początkowe złamanie wywołuje efekt odskoku i falę ugięcia lub wibracje, które ponownie łamią kij. Ich teoria wydawała się rozwiązać zagadkę Feynmana. Pozostało jednak pytanie: czy spaghetti można kiedykolwiek zmusić do złamania na pół?

Odpowiedź, zgodnie z nowym badaniem MIT, którego współautorem jest Jörn Dunkel, profesor nadzwyczajny matematyki stosowanej fizycznie, brzmi: tak – z niespodzianką. Naukowcy donoszą, że spaghetti można przełamać na pół, zarówno przez zginanie, jak i skręcanie suchego makaronu.

Zespół, kierowany przez Ronalda Heissera '16, obecnie absolwenta Uniwersytetu Cornell, i Vishala Patila, absolwenta matematyki w grupie Dunkela, zbudował mechaniczne urządzenie do łamania, aby w kontrolowany sposób skręcać i zginać setki pałeczek spaghetti, rejestrując proces fragmentacji w aparacie z prędkością do miliona klatek na sekundę. Odkryli, że najpierw skręcając spaghetti o prawie 360 ​​stopni, a następnie powoli go zginając, mogą sprawić, że patyk pęknie na dwie części, a nie na więcej. Wyniki były zgodne zarówno dla Barilla nr 5, jak i Barilla nr 7, dwóch rodzajów spaghetti o nieco różnych średnicach.

Patil opracował również model matematyczny, aby wyjaśnić dwa efekty związane z tworzeniem czystej przerwy. W snap-back kij odskakuje w przeciwnym kierunku niż był wygięty i chwieje się w przód iw tył, tworząc falę zginania. Następnie skręcony kij rozwija się do swojej pierwotnej wyprostowanej konfiguracji, generując falę skręcającą, która powoduje, że kij korkociąga się tam i z powrotem, aż się zatrzyma. Zespół doszedł do wniosku, że fala skręcająca porusza się szybciej niż fala zaginająca, rozpraszając energię, aby zapobiec akumulacji krytycznych naprężeń, które mogą powodować kolejne pęknięcia.

To był zabawny, interdyscyplinarny projekt, rozpoczęty i realizowany przez dwóch błyskotliwych i wytrwałych studentów, którzy prawdopodobnie nie chcą przez jakiś czas oglądać, łamać ani jeść spaghetti, mówi Dunkel.

ukryć