如果你曾經在把意大利面放進鍋里之前拍下一捆干的意大利面, 你就知道它會弄得一團糟。 小塊的意大利面飛到任何地方, 就像小塊在中間斷裂成小塊。
不過, 吃意大利面的方式很迷人。 去拿一根意大利面, 牢牢抓住它的兩端, 彎曲直到它斷裂。 你不只是得到了兩件整齊的東西, 是嗎?
諾貝爾物理學獎得主理查德·費曼(Richard Feynman)曾因這一現象而臭名昭著。 但直到2005年, 也就是費曼去世17年后, 他才找到了答案。
在《物理評論快報》(Physical Review Letters)上發表的兩篇論文中, 法國科學家透露, 當一塊意大利面條在兩端受到同等力度的彎曲時,
很整潔的, 不是嗎?但麻省理工學院的研究人員還有另一個問題:有沒有一種方法可以將力施加到意大利面條上, 使它能可靠地斷裂成兩塊?
這就是意大利面笛鯛魚的樣子。
就像這樣, 是的。 他們使用一種專門為意大利面斷裂而設計的機器, 發現如果你把意大利面扭曲到某個點, 然后慢慢彎曲, 它就會斷裂成兩塊整齊的碎片。
好吧, 這可能對你的任務沒有幫助, 不要在你的廚房里到處噴意大利面碎片。 但它可能在其他領域也有應用。
麻省理工學院的物理應用數學家Jorn Dunkel說:“我們將會很有趣地看到,
這項研究是由兩名學生羅納德·海瑟和維沙爾·帕蒂爾發起的。 海瑟假設扭轉可能會影響意大利面條的斷裂方式, 并嘗試用他的手扭轉意大利面條。
這種方法在實驗室中有局限性, 所以接下來他設計并制造了一種儀器, 可以對扭曲和斷裂的參數進行微調。
這些參數的精確使得帕蒂爾能夠建立一個完美的意大利面條打破的數學模型。
研究人員發現, 將意大利面扭曲270度, 然后以每秒3毫米的速度彎曲兩端, 就能將意大利面一分為二。 他們甚至在兩種不同厚度的意大利面上做了實驗, 結果都是一樣的。
這是因為扭轉可以減輕反沖效應和彎曲波,
這種運動釋放能量, 因為扭曲波比彎曲波傳播得快, 防止壓力在意大利面條中積累。
研究小組還發現, 他們的數學模型能夠準確地預測一塊意大利面何時會碎成四塊, 而不是兩塊。
鄧克爾說:“綜合考慮, 我們的實驗和理論結果促進了對扭轉如何影響裂縫級聯的一般理解。 ”
這項研究發表在《美國國家科學院院刊》(PNAS)上。