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Auteur | Xiaohui Li
Si vous arrive d'avoir en main un paquet de pâtes, vous pouvez essayer de faire l'expérience suivante: venir avec un plat de pâtes, une pincée de pâtes mains les extrémités de la pente jusqu'à ce qu'il casse, peut être plié en quelques paragraphes pour voir?
Si trois ou quatre sections, il serait alors avec un essai et voir si elle le casser en deux? Si vous ne pouvez pas le plier en deux, puis je vous félicite, à cet égard, vous et le célèbre physicien et lauréat du prix Nobel Richard Feynman la même expérience.
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Feynman une fois la grande nuit, et quitter toute autre chose, les pâtes spécialement plié, ne pas essayer de trouver la cause de deux des pâtes pliées. Dans une biographie de Feynman de Daniel Hillis a décrit la « expérience spaghetti » il a mené conjointement avec Feynman:
Une fois plié les pâtes, ils se tourneront toujours en trois sections. Pourquoi trois paragraphes? Nous avons passé deux heures, a fait une théorie folle. Ensuite, nous voudrions des méthodes expérimentales, telles que les pâtes pliage dans l'eau, parce que nous pensons qu'il est possible de supprimer la vibration. Dans la cuisine, nous avons passé dix heures pour les pâtes brisées, mais n'a pas obtenu une bonne théorie.
Le mode de rupture des pâtes stumped célèbre physicien Richard Feynman (Source: Caltech)
En 2005, le physicien français a trouvé une théorie pour décrire les pâtes, ou tout corps plié lamellaire, ce qui est arrivé.
Ils ont constaté que lorsque la bande est pliée de façon égale des deux extrémités de l'objet, se rapprochant dans une partie intermédiaire de la fracture. Cette fracture initiale volonté Il provoque un effet « rebond », ainsi que l'une des ondes de flexion ou vibrations , En outre porter atteinte à l'objet, qui est en outre brisé. Voilà pourquoi quand plié les pâtes, il est toujours divisé en trois ou plus, mais n'a pas été divisé en deux sections.
Cette théorie a gagné le physicien français 2006 Ig Nobel , Il ne semble expliquer l'énigme non résolue Feynman. Mais la question est, est-il un moyen de faire briser les pâtes en deux?
mathématiciens du MIT, a l'intention de résoudre le casse-tête encore. Récemment, ils ont publié dans le journal « American National Academy of Sciences » (PNAS), une méthode capable de pâtes pliée en deux sections, dont la clé est - déformée.
Comment pâtes casser en deux?
La fin de l'expérience Ronald Heisser et collaborateurs comprennent les expériences de cuisine de Feynman, ils ont commencé à considérer non seulement si les pâtes peut être plié en deux, mais pense aussi à savoir si ce processus peut être contrôlé.
Il a été professeur de ce professeur de cours dit, comme ils ont commencé à faire l'expérience plusieurs fois à la main, et de mettre en avant une idée - quand Ils essaient de pâtes torsadées, et les deux pliés quand apparemment en mesure de le plier en deux. Mais cela nécessite une force de torsion très forte, ils espèrent mener une étude plus approfondie.
A cet effet, une fracture Heisser spécialement produite moyens mécaniques de flexion et de torsion des pâtes. Il semble plus mature que leurs expériences année manuelle de l'expérience Feynman.
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Ce dispositif à deux mécanique comporte deux pinces, peuvent être fermement serrés aux deux extrémités de la pâte, dans lequel une extrémité de l'attache peut être mis en rotation, de sorte que la pâte peut être tordu à des angles différents, l'extrémité de la pince peut glisser en outre, si l'Italie courbure, plier.
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Ils ont été testés par ces pâtes mécanisme plusieurs centaines, et avec une caméra vidéo à raison d'un million par seconde, l'ensemble du processus de rupture record.
Enfin, ils ont trouvé, Si la première des pâtes de proximité torsion 360 degrés, puis lentement plié, il peut être cassé en deux morceaux. Dans les deux cas le diamètre qu'ils utilisent un peu différent visage italien, la conclusion est la même.
pâtes de pliage normal, la force de rupture des pâtes avec un boîtier (supérieure) (panneau inférieur) par rapport au cas où les pâtes torsadées. (Source: MIT)
De la théorie à l'expérience
Au cours des expériences, les chercheurs ont ensuite mis au point un modèle mathématique pour expliquer la torsion dans quelle mesure les demi-Mianzhe italienne.
Ils résument la théorie des scientifiques français dans le passé, et se joindront dans les éléments « twist » pour voir comment les effets de distorsion de conduction lors de la flexion des pâtes et des vagues. modèle mathématique peut être trouvée, si un 10 pouces (environ 25,4 cm) de long spaghetti est tout d'abord torsadés à 270 degrés, et ensuite courbé, il est divisé en deux sections.
Il y a deux effets peuvent faire pour expliquer cela.
Il est un effet « Effet rebond » (Effet Snap-retour), l'effet dû à la torsion, de flexion effet de retour élastique lorsque la direction inverse est réduite, et l'autre est l'effet "Effet anti-retour." (Effet Twist-back), quand inversé, l'espérance de pâtes pour revenir à l'état redressé original, ce qui libère une partie de l'énergie, ce qui empêche en outre la rupture.
Une fois replié les pâtes, les pâtes effet de rebond tel agitateur à mouvement alternatif, une onde de flexion est générée; tordue produira un « ondes de torsion. » « Torsionnelle vague » plus rapide que la vitesse de propagation « onde de rebond », dissipation d'énergie et ne se produit pas ainsi peut entraîner une accumulation de contrainte à la rupture subséquente.
L'équipe de recherche a découvert que les pâtes prédire quand il se brisera en observations théoriques et expérimentales de deux matches.
« Notre expérimental et les résultats théoriques sur l'inverse de la façon de promouvoir la compréhension de la fracture d'impact. » L'un des auteurs, a déclaré que le nombre de professeur associé du MIT Jörn Dunkel.
Des modèles expérimentaux et théoriques pour expliquer les lois de pâtes brisées, puis les autres pâtes il? Par exemple, nouilles chinoises, que ce soit ou non conforme à la loi des pâtes? J'ai essayé nouilles chinoises, vous pouvez facilement le plier en deux, montrant un visage différent de la loi italienne.
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Dunkel a fourni une explication, at-il dit :. « Ce modèle peut être parfaitement appliqué à l'arbre cylindrique, bien que les pâtes est pas parfait, mais cette théorie peut bien expliquer le comportement de rupture des pâtes » cela semble expliquer pourquoi les nouilles chinoises ne respecte pas cette loi.
Pâtes résoudre des problèmes importants pour vous?
Si vous êtes un petit enfant à la maison Momo ouvrir un paquet de spaghettis, un par un pour les enclenchant les parents seront probablement attirés gronder et les personnes handicapées. Donc, une telle apparence stupide et expériences inutiles, pourquoi a attiré des physiciens, des mathématiciens ont continué d'enthousiasme?
L'expérimentation de pâtes complètes et les chercheurs théoriques ont dit que, en plus de curiosité, ces résultats ainsi que d'autres aspects de l'application, comme elle favorise la compréhension de la formation de fracture, pilier cassé pour le contrôle futur du matériel est également d'une grande aide , tels que la structure à fibres multiples, des nanotubes de génie, et même les microtubules cellulaires.
Jörn Dunkel estime que « l'avenir que nous voulons voir si ou comment contrôler la torsion matériau à deux dimensions, la rupture d'un matériau en trois dimensions. »
Cet article est reproduit du numéro public "Global Science Scientific American" (ID: huanqiukexue)
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