Они показали, что при сильном скручивании обоих концов макарон | Магия науки

Они показали, что при сильном скручивании обоих концов макаронину всё же можно разломить не просто надвое, но даже пополам. Впрочем, физического опыта, проведённого вручную, было недостаточно — какой уважающий себя учёный будет полагаться на собственные руки, которые не могут ни определить создаваемое ими усилие, ни зарегистрировать вибрации спагетти?

Американские студенты сделали машину, которая ломала спагетти в строго контролируемых условиях. Прибор скручивал концы трубочки под нужными углами и сводил их, чтобы сломать макаронину. Каждый опыт учёные записывали на камеру с высокой скоростью съёмки, а затем составили математическую модель, описывающую деформации, возникающие при скручивании ломающихся спагетти.

Итак, физики доказали, что спагетти можно сломать пополам, если скрутить их концы почти на 360° вдоль параллельной стержню оси. Но было непонятно, почему скручивание так меняет поведение макарон.

Опираясь на теорию деформационной волны, предложенную ранее французскими коллегами, американцы провели компьютерный анализ, который показал, что скручивание частично гасит возникающую после надлома спагетти волну и создающихся напряжений становится недостаточно для дальнейшего разрушения трубочки. Кроме того, после разрыва скрученные половины спагетти «разматываются» до первоначального состояния, в результате чего высвобождается часть энергии, которая в противном случае пошла бы на создание колебаний и вибраций в стержне.

Моделирование показало, что макароны достаточно скрутить всего на 270°, и можно будет сломать их пополам!

Может показаться, что исследование это шуточное и начальство этих физиков не обрадуется, если узнает, что те ставили эксперимент в рабочее время. Однако у этой работы есть чёткое прикладное значение: она способствует пониманию процессов деформации и разрушения стержневых структур и волоконных материалов.

Вокруг нас много объектов, имеющих форму стержня. Это не только нанотрубки, которые находят сейчас всё более широкое применение, но и различные твёрдые материалы, состоящие из волокон, и даже клеточные структуры — микротрубочки. Исследование деформаций в этих материалах поможет специалистам использовать их более эффективно и создавать на их основе новые структуры с необходимыми свойствами.