Vous pouvez faire une pâte casser en deux? | Source de R Heisser et al ..
Si vous arrive d'avoir une boîte de spaghetti, essayez de faire quelque chose de cette expérience:
A des pâtes, dont les extrémités repliées, jusqu'à ce que cassé. Comment segment beaucoup plus vous deviendrez l'Italie Mianzhe? Si la réponse est trois ou plus, puis essayez à nouveau l'autre. Vous pouvez le plier en deux sections faire? Sinon, ne vous inquiétez pas, parce que vous n'êtes pas seulement une personne comme ça.
Ce défi a grande que les pâtes Feynman Ces physiciens perplexes. Feynman une fois les pâtes plié avec la moitié de la nuit à essayer de trouver des pâtes « refusé » d'être plié dans la cause de deux explications théoriques.
Jusqu'en 2005, le physicien français a présenté une théorie qui décrit quand les pâtes - ainsi que tout arbre mince - jouent un rôle lorsque la force est brisée, les expériences de cuisine de Feynman a été résolu.
Ils ont constaté que lorsqu'un uniformément incurvée à partir des deux extrémités de l'arbre, l'arbre se courbe le plus puissant de cassé de la partie intermédiaire. Cette rupture initiale de déclenchement effet de « rebond » de l'onde de flexion (ou les vibrations), de sorte que l'arbre casser plus loin.
Leur théorie a remporté le Ig Nobel en 2006, il semble résoudre la confusion Feynman. Cependant, il y a encore un problème: Pâtes ne peut pas être forcé de le casser en deux?
Selon une étude récente du MIT, la réponse est oui - il suffit d'ajouter un peu assez de torsion. Récemment, dans un article publié dans PNAS, les chercheurs ont rapporté qu'ils ont trouvé un moyen de pâtes casser de deux manières - qui est, Il est nécessaire de se plier, mais aussi pour inverser les pâtes .
Instruments flexion et de torsion des pâtes avec l'équipe construite spécialement pour cette tâche, avait mené des centaines d'expériences spaghetti de racines. Ils ont constaté que, Si un arbre est tordu à un certain angle dépasse le seuil, puis, lentement, courbé étrange phénomène avant, il peut être négatif, divisé en deux sections.
Les chercheurs disent, ce résultat peut être en mesure de se déplacer au-delà de court pendant la cuisson curiosité, est appliqué à de nombreux domaines, par exemple, l'amélioration de la compréhension de la formation de fissures, l'autre matériau de la tige de commande (telle qu'une structure à fibres multiples, des nanotubes d'ingénierie, et les cellules même microtubules fractures, etc.).
Co-auteur de l'article, professeur associé MIT de la direction de la physique mathématique de l'application Jörn Dunkel a déclaré: « La recherche pourrait inverser, et comment de même être utilisé pour contrôler deux dimensions, la dynamique de fracture matériaux en trois dimensions, sera chose très intéressante de toute façon. c'est un projet interdisciplinaire intéressant, plein de talent et de persévérance par deux étudiants commencent et se terminent. ils l'ont fait tant l'expérience, peut-être sur une période de temps, ils ne voulaient plus voir, cassé, ou de manger italien face ".
Les deux étudiants, un étudiant de troisième cycle à Ronald Heisser de l'Université Cornell, un autre étudiant diplômé groupe Vishal Patil Dunkel du Massachusetts Institute of Technology. Co-auteurs ont également chargé de cours en mathématiques du Massachusetts Institute of Technology Norbert Stoop et Aix - Emmanuel Villermaux Marseille Université.
Experimental (en haut) et (en bas) simulé montre que, par pliage, des pâtes peuvent se briser en plusieurs segments. | Source: R Heisser.
Au printemps 2015, Heisser et partenaires du projet Edgar Gridello ensemble, d'abord accepté le défi de la rupture des pâtes comme Dunkel ouvert: projet final « la dynamique des systèmes continus Nonlinear » bien sûr. Ils lisent des expériences de cuisine Feynman, les pâtes à la fin si les curieux plié en deux, et peuvent contrôler le processus de rupture.
Ils ont fait personnellement des tests pour essayer une variété d'articles, a finalement trouvé, quand ils inversent considérablement les pâtes, puis plier les deux extrémités, il semble efficace, les pâtes, divisé en deux sections. Mais l'inverse doit être très forte. Ronald veut faire d'autres recherches sur ce sujet.
Alors Heisser a construit une des moyens de rupture de la machine Pour lutter efficacement contre la torsion et à la flexion de pâtes. Un moyen de préhension aux deux extrémités de chacune des pâtes de prise en sandwich. Fin de la pince peut être tourné de façon tordue pâtes à des angles différents, et l'autre extrémité de la rotation de la pince coulissante de serrage, les extrémités de la fermeture de pâtes, de sorte que la flexion.
torsion et à la flexion des pâtes de l'appareil de test. Les chercheurs ont constaté que, si les pâtes torsadées au-delà d'un angle critique, puis plier lentement, il sera divisé en deux sections. | Source de R Heisser et al ..
Heisser et Patil utiliser ce dispositif à la flexion et la torsion des centaines de spaghetti, et avec l'appareil à une vitesse allant jusqu'à 1 million par seconde pour enregistrer la totalité du processus de fracture. Ils ont finalement trouvé que les pâtes d'abord tordu environ 360 degrés, puis doucement courbé, les pâtes peut être divisée en deux exactement. Les résultats pour les deux diamètre légèrement différentes de pâtes peuvent être compatibles.
expérimentale (en haut) et simulées (en bas) montre que, par la torsion et à la flexion, des pâtes peut être cassé en deux. | Source de R Heisser et al ..
Pendant ce temps, Patil a commencé à développer un modèle mathématique pour expliquer - pourquoi de telle sorte que l'arbre peut se tordre divisé en deux sections.
En 2006, lorsque deux scientifiques français, Basile Audoly et Sébastien Neukirch a été étudiée processus de rupture de l'arbre, ils ont développé la théorie initiale pour décrire " effet Rebond « Cet effet est de dire que, après la rupture de l'arbre initial, produira des ondes secondaires, qui provoquent plus de fissuration, ce qui entraîne dans la plupart des pâtes temps sont divisées en trois sections ou plus.
Patil élargir leur travail. Il a ajouté à la théorie originale de l'élément de torsion, puis observée lorsque l'arbre de flexion, force de torsion affecterait la tige et la propagation des ondes. Il a constaté que l'utilisation du modèle propre, si un 25 cm de long pâtes à environ 270 degrés tordu, puis plier, il se brisera en deux, principalement affecté par deux facteurs.
Est-ce un « rebond » effet, lors de la rupture de l'arbre, il revient de la direction de flexion d'origine opposée à la direction, et dans le cas de la présence de torsion, le rebond sera compromise. Une autre est " Répondre à inverser « Effet, l'arbre va inverser l'énergie de torsion vers l'arrière à l'état initial, ce processus va libérer le levier, ce qui empêche plus de craquage.
Dunkel a expliqué :. « Lorsque la fracture de la tige, il y a une résiliente, parce que la tige veut revenir à l'état droit, mais il ne voulait pas être déformée »
Comme Rebond produira un " vague flexion « La même manière que les tiges oscille, le processus de torsion se produire » vague torsionnelle » Pour que l'arrière à barre de torsion et en arrière, jusqu'à la finale encore. Bobby torsion des ondes de flexion se déplacent plus vite, la dissipation d'énergie, de sorte que l'accumulation de contrainte critique supplémentaire ne se produit pas, ce qui peut conduire à la rupture subséquente contrainte critique est accumulée .Dunkel il a dit: « Voilà pourquoi, lorsque l'inverse est assez forte, il ne produira pas une seconde fracture. "
L'équipe a constaté que ils cassent une tige mince en deux au lieu de trois sections, quatre prédictions théoriques et les observations expérimentales correspondent. Dunkel a déclaré: « Dans l'ensemble, nos résultats expérimentaux et la compréhension théorique de la façon de promouvoir les distorsions généralisées peuvent affecter la fracture continue. »
Dunkel dit qu'à l'heure actuelle, le modèle prédit avec succès comment flexion et de torsion au cur de cet arbre mince spaghetti fracture. Ensuite, les autres pâtes façonner?
Dunkel dit: « Italie surface plane farine différente, ils sont plus comme ruban et ce modèle est parfaitement adapté à un spaghetti en forme de tige cylindrique bien qu'imparfaite, cette théorie est encore bien capture. le comportement de rupture ".
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