Ερευνητές του MIT ανέλυσαν για πρώτη φορά την επιστήμη της μπούκλας

0
8

Το πρώτο λεπτομερές τρισδιάστατο μοντέλο σγουρής τρίχας ανέπτυξαν ερευνητές του Ινστιτούτου Τεχνολογίας της Μασαχουσέτης (MIT) και του πανεπιστημίου Πιερ και Μαρί Κιουρί.

Το επίτευγμα ενδέχεται να αλλάξει ριζικά τα κινούμενα σχέδια, στα οποία μέχρι σήμερα κατά κύριο λόγο πρωτοστατούσαν χαρακτήρες με ίσια μαλλιά, αφού δεν υπάρχει κάποιο μαθηματικό μοντέλο ώστε ο υπολογιστής να αναγνωρίζει την κίνηση της μπούκλας.

Εκτός αυτού η ανακάλυψη αναμένεται να φανεί ιδιαίτερα χρήσιμη στον τομέα των τηλεπικοινωνιών, της ιατρικής και της εξόρυξης υδρογονανθράκων όπου χρησιμοποιούνται μακριά καλώδια και σωληνώσεις που έχουν τυλιχθεί γύρω από ένα πηνίο για να μεταφερθούν.

Στο πλαίσιο της μελέτης τους οι επιστήμονες αναγνώρισαν τις κύριες παραμέτρους για τα σγουρά μαλλιά και τις απλοποίησαν σε δυο παραμέτρους χωρίς διαστάσεις: μια παράμετρο για την καμπυλότητα (σχετίζεται με τον λόγο της καμπυλότητας προς το μήκος) και μια παράμετρο για το βάρος (σχετίζεται με τον λόγο του βάρους προς την ακαμψία).

Γνωρίζοντας την καμπυλότητα, το μήκος, το βάρος και την ακαμψία, το μοντέλο που ανέπτυξαν οι ερευνητές μπορεί να προβλέψει το σχήμα που θα πάρει μια τρίχα, ένας σωλήνας ή ένα καλώδιο που αιωρείται υπό το βάρος του.

Καθώς μια τρίχα γίνεται μπούκλα από κάτω προς τα πάνω, ο δισδιάστατος κυματισμός της μεγαλώνει μέχρι που φτάνει σε ένα σημείο όπου γίνεται ασταθής και καταρρέει από το βάρος του με αποτέλεσμα να μετατρέπεται σε τρισδιάστατη έλικα.

Όπως περιγράφουν οι επιστήμονες, η έλικα αυτή μπορεί να είναι εντοπισμένη, όταν μόνο ένα πολύ μικρό σημείο της τρίχας γίνεται μπούκλα, ή καθολική αν η μπούκλα εκτείνεται ως την κορυφή του κεφαλιού.

Επειδή μια τρίχα βαραίνει από τη βάση της λόγω της βαρύτητας, η κορυφή της τρίχας έχει περισσότερο βάρος από κάτω της σε σχέση με την άκρη.

Ωστόσο, αν το βάρος της τρίχας είναι πολύ μεγάλο σε σχέση με την φυσική της καμπυλότητα, η μπούκλα θα πέσει και θα γίνει είτε ίσια είτε ελικοειδής, αναλόγως το μήκος και την ακαμψία της τρίχας.

Το πείραμα

Για τις ανάγκες της έρευνας οι επιστήμονες δημιούργησαν ελαστικές, λεπτές ράβδους χρησιμοποιώντας καλούπια με διαφορετική διάμετρο.

Ειδικότερα, οι ερευνητές εισήγαγαν ένα υλικό τύπου καουτσούκ μέσα σε εύκαμπτους σωλήνες, τους οποίους τύλιξαν γύρω από τα καλούπια.

Μόλις απομάκρυναν τα καλούπια οι επιστήμονες είχαν στα χέρια τους λεπτές μπούκλες από λάστιχο, η καμπυλότητα των οποίων βασιζόταν στο μέγεθος του αντικειμένου γύρω από το οποίο είχαν τυλιχθεί. Η μελέτη δημοσιεύθηκε στην επιστημονική επιθεώρηση Physical Review Letters.

econews

Σχόλια