Principio generale dell'esperimento:un oggetto elastico chiuso (un anello o anello) è tenuto all'interno di una pellicola di sapone. A t =0, la pellicola di sapone esterna si rompe permettendo all'oggetto, con pellicola di sapone interna intatta, cadere liberamente. La forza di tensione superficiale sbilanciata dalla pellicola di sapone interna fa sì che l'oggetto si pieghi dinamicamente; questo movimento viene catturato da una telecamera ad alta velocità. Credito:arXiv:1812.11009 [cond-mat.soft]
Un team di ricercatori dell'Università di Oxford, Il MIT e l'Università di Limerick hanno scoperto che è possibile prevedere la stabilità di un anello che collassa contando i suoi nodi. Nel loro articolo pubblicato sulla rivista Lettere di revisione fisica , il gruppo descrive gli esperimenti che hanno condotto che hanno comportato il posizionamento di un anello elastico su una pellicola di sapone e la registrazione di ciò che accade quando l'anello collassa.
Una delle cose interessanti del campo della fisica è la sua portata. I ricercatori sul campo studiano le stelle cercando di spiegare come siamo arrivati fin qui; altri studiano il mondo quantistico, cercando di capire meglio come esiste la realtà come la conosciamo, e poi ci sono applicazioni meno esotiche, come studiare come e perché le cose si piegano in quel modo. Perché improvvisamente un ponte si piega e cade? O perché i parabrezza delle auto si piegano sotto il peso della neve, e quanta neve è necessaria esattamente? I fisici studiano tale deformazione per capire meglio come funzionano i materiali in condizioni variabili.
In questo nuovo sforzo, i ricercatori si sono interrogati sui fattori coinvolti quando un anello elastico posto su una pellicola di sapone collassa. Ricerche precedenti hanno dimostrato che un tale anello collasserà in modi diversi a seconda di diversi fattori. I ricercatori si sono chiesti se questi fattori potessero essere prevedibili. Per scoprirlo, hanno condotto molteplici esperimenti con anelli elastici e pellicole di sapone.
Tutti gli esperimenti hanno coinvolto la stessa configurazione di base. Una pellicola di sapone è stata applicata a una quantità d'acqua. Un anello è stato quindi posizionato sulla pellicola di sapone. Una volta che l'anello si è sistemato in posizione, i ricercatori hanno rotto la tensione superficiale colpendo la pellicola di sapone con uno spillo all'esterno dell'anello. Con la tensione superficiale rilasciata, l'anello crollò e affondò nell'acqua sottostante. L'azione è stata catturata con una telecamera ad alta velocità. L'unico fattore che cambiava tra gli esperimenti era lo spessore e la larghezza degli anelli.
I ricercatori hanno scoperto che quando le pareti dell'anello erano larghe e sottili, l'anello si piegava verso l'interno, ma quando le pareti erano spesse, l'anello si allargherebbe sia verso l'alto che verso il basso. Hanno quindi creato un modello per prevedere il tipo di instabilità dell'anello che si verificherebbe in base alle proprietà dell'anello. I test hanno mostrato che il modello poteva prevedere con precisione quale tipo di deformazione si sarebbe verificata, in base al tipo di anello utilizzato.
Istantanee sperimentali dell'instabilità dinamica di un anello elastico (a) (h =1 mm =R fuori − R in , R in =23,5mm, E =42 kPa) e (b) anello (h =110 µm, R in =25mm, R fuori =34mm, E =200 kPa) sotto l'azione di una tensione superficiale squilibrata T in . Credito:arXiv:1812.11009 [cond-mat.soft]
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