Победа разума над макаронами: проблема Фейнмана

Механика, теория относительности, термодинамика, электродинамика, оптика, акустика. Ядерная и квантовая физика. Занимательные факты.

Победа разума над макаронами: проблема Фейнмана

Сообщение Oleg » Вт авг 14, 2018 2:30 pm

Победа разума над макаронами: проблема Фейнмана решена спустя полвека

Исследователи из MIT решили физическую проблему, поставленную в середине прошлого столетия: как переломить спагетти ровно на две части, а не на три или больше.

Великий физик ХХ века, нобелевский лауреат Ричард Фейнман, обычно достигал успеха в тех задачах, за которые брался — к примеру, в создании квантовой электродинамики. Тем не менее, одну из поставленных им задач он так и не решил. По свидетельству очевидцев, целый вечер доктор Фейнман задумчиво вынимал из пачки спагетти по одной макаронине, брал ее за два конца и гнул, пока та не сломается.

Макаронина ломалась на три части, на четыре, на пять или больше. Но ни разу она не сломалась на два куска (каждый желающий может повторить опыт и убедиться в справедливости правила).
Гениальный теоретик откладывал спагетти и исписывал формулами листы бумаги, а затем снова возвращался к экспериментированию. Но объяснение эффекта — не говоря уже о практическом рецепте разламывания спагетти ровно надвое — оставалось неуловимым.

Изображение

Задача была решена лишь теперь, — в год столетия Фейнмана и спустя 30 лет после его смерти, — о чем и сообщает статья в Proceedings of the National Academy of Sciences, одном из самых престижных научных изданий мира.

Нельзя сказать, что физики надолго отложили работу над этой проблемой: загадка не могла не будоражить их умы, и на протяжении десятилетий они то и дело откладывали текущие дела и возвращались к макаронам. Наконец, в 2005 году успех улыбнулся французским ученым Базилю Одоли и Себастиану Нейкиршу: они предложили теоретическое объяснение эффекта. Дело в том, что если сгибать сухую макаронину, — или любой другой жесткий стержень, — он в конце концов сломается где-то вблизи середины, то есть там, где изгиб максимален. Однако в момент разлома по стержню распространяется волна деформаций, которые приводят к дополнительным разломам в других местах, в зависимости от рисунка распространения прямой и отраженной волн. Работа французских исследователей в 2006 году удостоилась Шнобелевской премии. Однако половина задачи осталась нерешенной: что нужно сделать, чтобы все-таки сломать спагетти на две части? Этим и занялись ученые из Массачусетского института технологий.

Профессор Йорн Дункель поручил задачу своим студентам, Рональду Хайсеру, Эдгару Гриделло и Вишалу Патилу, в качестве итогового проекта по курсу «Нелинейная динамика: континуальные системы». Для чистоты эксперимента макароны ломали не вручную, а с помощью специально разработанного прибора: стержень закреплялся с двух сторон, и к нему прилагалось тщательно дозируемое механическое усилие. И решение было найдено.

Чтобы сломать спагетти на две части, требуется не только гнуть их, но одновременно скручивать, причем довольно сильно. Стандартную 25-сантиметровую макаронину придется скрутить минимум на 270 градусов: тогда в большинстве случаев на ней образуется всего один разлом.
После серии экспериментов последовала теоретическая работа: следовало объяснить, в чем же волшебство скрученной макаронины. Выяснилось следующее: при первом разломе происходит релаксация напряжения скручивания. Так же как и с изгибом, волна колебаний распространяется вдоль макаронины от излома к концам.

Практическое значение работы весьма велико. Жесткие цилиндрические стержни — элемент разнообразных инженерных конструкций. Человека, идущего по мосту, приятно успокаивает мысль, что такие конструкции рассчитываются по последнему слову науки о сопротивлении материалов. Однако тот факт, что задача Фейнмана так долго оставалась нерешенной — а значит, инженеры вообще не имеют никакого представления о том, почему жесткий стержень ломается именно так, а не этак — может омрачить его прогулку.

По словам руководителя исследования Йорна Дункеля, полученный результат углубляет понимание того, как скручивание влияет на каскадные изломы. Однако ученый предостерегает, что теория пока описывает только спагетти: чтобы понять поведение лингвини, имеющих форму ленты, потребуются дополнительные расчеты.
Аватара пользователя
Oleg
Администратор
Администратор
 
Сообщения: 75645
Зарегистрирован: Вс окт 09, 2005 9:08 pm
Откуда: Москва
Медали: 10
Пол: Мужской
Соционический тип: Бальзак
Тип по психе-йоге: Сократ (ВЛЭФ)
Темперамент: Флегматик
Профессия: Программист, оптимизатор

Победа разума над макаронами: проблема Фейнмана

Сообщение Мизеракль » Вт авг 14, 2018 9:04 pm

Сварить и потом порвать :add29
Аватара пользователя
Мизеракль
Гуру
Гуру
 
Сообщения: 14500
Зарегистрирован: Пн июн 16, 2008 11:59 pm
Откуда: Киев
Медали: 4
Пол: Мужской
Соционический тип: Бальзак
Профессия: Шаман


  • { SIMILAR_TOPICS }
    Ответы
    Просмотры
    Последнее сообщение

Вернуться в Физика

Кто сейчас на конференции

Зарегистрированные пользователи: cooler462, GoGo [Bot], Google [Bot], vadimr, Yandex 3.0 [Bot], Yandex [Bot]