infos.ro

Cercetătorii au elaborat regulile pentru modul în care unele lucruri se încrețesc

Autor:, www.newscientist.com

Regulile de încrețire sunt surprinzător de greu de stabilit. Folosind experimente, simulări și dovezi matematice, o echipă a descoperit modul în care foile subțiri curbate de plastic se vor încreți când sunt aplatizate.


Fizică


25 august 2022

Polietilenă bej mototolită.  Pliurile creează un model abstract cu umbre și lumini

Regulile de încrețire sunt greu de rezolvat

Getty Images/Anna Efetova

Cunoaștem acum regulile pentru ridare, cel puțin în anumite circumstanțe. Folosind experimente, simulări și dovezi matematice, cercetătorii au descoperit modul în care formele curbe foarte subțiri se încrețesc atunci când sunt aplatizate.

Stabilirea matematicii riduri este surprinzător de dificilă. Pe măsură ce ceva se încrețește, proprietățile lui se schimbă și astfel și modelele matematice ale situației trebuie să se schimbe constant.

Pentru a încerca să înțelegeți mai bine cum funcționează procesul, Eleni Katifori de la Universitatea din Pennsylvania și colegii ei au investigat modul în care bucățile curbe dintr-un material plastic de mii de ori mai subțiri decât o ridă de păr uman. Echipa a ales acest scenariu pentru că materialele subțiri se încrețesc deosebit de bine și Katifori le-ar putea simula pe un computer.

Cercetătorii au făcut bucățile curbe de plastic depunând o bucată plană pe o suprafață de sticlă curbată, cum ar fi o sferă sau o șa, și apoi rotind-o, ceea ce a subțiat-o și a făcut-o să capete forma. Apoi au plasat plasturii de plastic deasupra apei, permițând tensiunii apei să ofere o forță consistentă de aplatizare care le-a prăbușit în foi șifonate.

Inițial, echipa nu putea prezice niciun model de încrețire. Uneori, au existat rânduri sau ondulații pe unele părți ale formei, în timp ce altele rămâneau netede, iar unele modele de riduri se repetau pe parcursul experimentelor, în timp ce altele nu. Simularea situației pe un computer a condus la rezultate similare, dar nu cu mult mai multă înțelegere, spune Katifori.

Ian Tobasco de la Universitatea din Illinois din Chicago, deja dezvoltat independent o teorie matematică bazată pe costul energetic al anumitor modele de riduri și și-a dat seama că munca echipei o punea la încercare. „Este uimitor, ca matematician, să găsești experimentați care testează predicțiile de multe ori extrem de teoretice pe care le faci”, spune el.

Printr-un dus-întors între experimente, simulări și matematică, ei au transformat teoria în reguli de încrețire pentru diferitele forme.

Ei au descoperit că dacă ridurile se formează în rânduri de ondulații sau doar pe marginile plasturelui depinde de forma curbei sale înainte de a fi puse pe apă. De exemplu, formele asemănătoare unei șa rămân mai netede în centrul lor decât cele asemănătoare sferei.

De asemenea, cercetătorii au descoperit că ar putea prezice unde se vor forma ridurile prin împărțirea formei în subforme mai mici. Matematica lui Tobasco a oferit apoi reguli pentru ce fel de ondulații ar apărea în fiecare dintre acele secțiuni mai mici.

Robert Kohn de la Universitatea din New York spune că prezicerea modelelor de încrețire pe o foaie subțire este atât de complex din punct de vedere matematic că este surprinzător să vezi că cercetătorii determină orice regulă.

Dominic Vella de la Universitatea din Oxford spune că următoarea provocare este să luăm în considerare o gamă mai largă de forme de plasture, inclusiv cele care au o curbură diferită de sferele sau șeile sau chiar cele care sunt rupte sau străpunse pe măsură ce se încrețesc.

Referința jurnalului: Fizica naturii, DOI: 10.1038/s41567-022-01672-2

Mai multe despre aceste subiecte:

You might also like