Современная физика может быть сложной. Несомненно, исследователи знают точно, какие силы действуют на шар, катящийся по наклонной поверхности — эксперимент, помогший Галилео развить универсальные законы для движения и ускорения. Но что происходит, когда непрочная форма как круглая резинка вращается?
Новое исследование показывает что, чем быстрее оно идет, тем более раздавленный это добирается.Понимание, как гибкие материалы взаимодействуют с миром вокруг них, может помочь ученым предсказать все виды интересных явлений, от того, как лава вулкана могла бы течь на Марсе к самой быстрой форме для надувного понижения запасного выхода самолета. Физики изучили катящиеся жидкие снижения и как закрепленное движение объектов на непрочных поверхностях, но никто не учился, как непрочный «упругий» объект — «упругий», потому что это возвращает свою форму после силы, искажает его — катится на фиксированной поверхности.
Так исследователи в Массачусетском технологическом институте в Кембридже и Политехнической школе в Париже, превращенном к общему упругому объекту, круглой резинке, которую они сделали путем разложения круглых петель полимера винилового полисилоксана. Но бригада не могла только катить круглую резинку вниз, наклонная поверхность как Галилео сделала с его бронзовым шаром. «Потребовалось бы несколько метров, чтобы заставить петли, катящиеся достаточно быстро искажать, и это было больше, чем размер нашей комнаты», говорит соавтор Кристоф Клэнет, физик в Политехнической школе. «Таким образом, мы заменили наклонную поверхность вращающимся барабаном».
Как хомяк в его колесе, исследователи поместили петли круглой резинки у основания барабана и установили его вращение. На более низких скоростях круглые полосы раздавлены в длинный овал; на более высоких скоростях разрушилась вершина так, чтобы ее центр почти достиг низшей точки. (Бригада не могла изучить то, что произошло когда эти две тронутые стороны: трение этих двух сторон, двигающихся в различных направлениях, запустило круглыми резинками из барабана.)Этот пункт требует программного расширения Вспышки (версия 8 или выше).
JavaScript нужно также позволить в Вашем браузере.Загрузите последнюю версию свободного программного расширения Вспышки.Гол’.
Наблюдайте, что круглая резинка искажает, поскольку она ускоряется вперед.Кредит: Паскаль РоЗатем, исследователи смоделировали то, что они видели.
Они объединили уравнения для результатов силы тяжести, согнув силы, центробежные силы и внутреннюю жесткость для объяснения движения петли. Первоначально, естественная жесткость круглой резинки балансирует с силой тяжести для хранения его в форме.
Поскольку вращение начинается, работы силы тяжести, чтобы помочь петле сохранить свою форму. Но на более высоких скоростях оборота, другие силы сокрушают силу тяжести, и петля начинает разрушаться.Математик Гарвардского университета Лэкшминэраянэн Мэхэдевэн, изучающий движения и деформацию объектов, является болельщиком исследования.
Он говорит, что модель, описанная в работе, опубликованной в этом месяце в Physical Review Letters, поможет ученым сделать предсказания о движении других упругих материалов.До возможного применения, футуристические воски Clanet. «Я могу предположить [проектировать] автомобиль. Чем быстрее это идет, тем больше это искажает и меньше трения, которое это имеет с окружающим воздухом, таким образом, это может пойти еще быстрее.
Это был бы фантастический автомобиль».