Il filo di cotone è fatto di tante piccole fibre, ciascuno lungo solo 2-3 cm, tuttavia, quando vengono filate insieme, le fibre sono in grado di trasmettere tensione su distanze indefinitamente lunghe. Dal punto di vista della fisica, il modo in cui fili e filati trasmettono la tensione, rendendoli abbastanza forti da impedire che i vestiti cadano a pezzi, è un enigma di vecchia data che non è completamente compreso.

In un nuovo articolo pubblicato su Lettere di revisione fisica intitolato "Perché i vestiti non cadono a pezzi:trasmissione della tensione nei filati in fiocco, " i fisici Patrick Warren della Unilever R&D Port Sunlight, Robin Ball all'Università di Warwick, e Ray Goldstein dell'Università di Cambridge hanno studiato la tensione del filato nell'ambito della fisica statistica. Utilizzando tecniche di programmazione lineare, mostrano che l'attrito collettivo tra le fibre crea un meccanismo di bloccaggio, e finché c'è sufficiente attrito, un assemblaggio casuale di fibre può in linea di principio trasmettere una tensione indefinitamente grande.

I loro risultati forniscono una base quantitativa per la spiegazione euristica proposta da Galileo nel 1638, che era perplesso sul problema di come una corda possa essere così forte quando è fatta di fibre così piccole. "L'atto stesso di attorcigliare fa sì che i fili si leghino l'uno all'altro in modo tale che... quando la corda è tesa... le fibre si rompono invece di separarsi l'una dall'altra, " ha scritto. In termini moderni, Galileo stava descrivendo l'attrito.

Nel nuovo studio, i ricercatori hanno modellato il filato come un gruppo di fibre sovrapposte casualmente. I risultati hanno mostrato che, all'aumentare dell'attrito, emerge una transizione di percolazione. Come spiegano i ricercatori, questa transizione corrisponde a "un passaggio da un modello di cedimento 'duttile' in cui il filato si rompe per slittamento della fibra... a una modalità di cedimento 'fragile' in cui il meccanismo di cedimento è la rottura della fibra". Al di sopra di questa soglia, la resistenza alla trazione diventa circa 100 volte più forte di prima.

"Ora capiamo meglio a livello fondamentale come l'attrito impedisce ai materiali fibrosi di cadere a pezzi, "Goldstein ha detto Phys.org . "Dal punto di vista applicativo, possiamo utilizzare le intuizioni per sostenere la progettazione di ammorbidenti, Per esempio."

Nel futuro, il modello potrebbe essere utilizzato anche per ottimizzare le proprietà dei fili per cucire realizzati con varie miscele di fibre. Quando esteso dalle fibre ai mezzi granulari, i risultati possono anche avere applicazioni per una migliore comprensione della trasmissione delle sollecitazioni nei cumuli di sabbia e nei silos di grano. Inoltre, i ricercatori hanno in programma di indagare la soglia in modo più approfondito.

"Abbiamo in programma di scrivere un articolo più lungo che esplori la natura dello stato 'supercritico', al di sopra della transizione di percolazione, " ha detto Goldstein.

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