如果您曾经在将干意大利面放入锅中之前将其折断,您就会知道它会造成多么混乱。 当意大利面从中间折成小块时,小块的意大利面会飞得到处都是。
不过,意大利面条的破裂方式很有趣。 拿一块意大利面条,紧紧抓住它的两端,然后弯曲直到它折断。 你不只是得到了两块整齐的碎片,是吗?
这是一个现象臭名昭著的烦恼诺贝尔奖获得者物理学家理查德·费曼 (Richard Feynman) 未能活着看到答案,该答案直到 2005 年(即他去世 17 年后)才发表。
在两篇论文出现在物理评论快报法国科学家发现,当一块意大利面条在两端施加相同的力时,它会弯曲,直到达到折断的程度。 然后,这些碎片会快速回弹,从而发出一阵弯曲(弯曲)波,进一步将棍子折断。一处或多处。
很整洁,嗯? 但麻省理工学院的研究人员还有另一个问题:有没有一种方法可以对意大利面条施加力,使其可靠地分成两块?
这就是意大利面条鲷鱼的样子。 (海瑟等人/麻省理工学院)
碰巧的是:是的。 他们使用专门为折断意大利面条而制造的机器,发现如果将意大利面条扭转到一定程度并然后慢慢地弯曲它,它会折成整齐的两块。
好的,所以这可能无法帮助您避免将意大利面条碎片喷洒在厨房里。 但它可能在其他领域也有应用。 (还,这个人支持你.)
“看看扭转是否以及如何同样用于控制二维和三维材料的断裂动力学将会很有趣,”麻省理工学院的物理应用数学家 Jörn Dunkel 说道。
该研究由两名学生 Ronald Heisser 和 Vishal Patil 发起。 海塞尔假设扭转可能会影响意大利面的破裂方式,并尝试用手扭转意大利面。
这种方法在实验室中存在局限性,因此接下来他设计并建造了一种可以微调扭曲和折断参数的设备。
(海瑟等人/麻省理工学院)
这些参数的精确度使帕蒂尔能够制定出完美打破意大利面条的数学模型。
研究人员发现,将意大利面扭转 270 度,然后以每秒 3 毫米的速度将两端弯曲在一起,就会将意大利面分成相等的两半。 他们甚至尝试了两种不同厚度的意大利面条,并得到了相同的结果。
这是因为扭曲减轻了回弹效应和弯曲波,因为它削弱了初始反冲的强度。 然后,意大利面会以螺旋状的动作自行解开。
这种运动会释放能量,因为扭转波比弯曲波传播得更快,从而防止意大利面条中积累压力。
研究小组还发现,他们的数学模型能够准确预测一块意大利面条何时会分成四块,而不是两块。
邓克尔说:“总而言之,我们的实验和理论结果促进了人们对扭转如何影响裂缝级联的普遍理解。”
这项研究发表在杂志上,数百块意大利面在研究过程中受到损害美国国家科学院院刊。