Научные методы на вашей кухне: как правильно ломать спагетти

Возьмите тесто с обоих концов и попытайтесь разломить его. Он развалится на три-четыре части. Если у вас получилось – радуйтесь! Вы были среди великих физиков, которые сделали то же самое.

Мировой здравый смысл говорит, что длинный монолитный предмет (макароны), загнутый с обоих концов, должен разломиться посередине, с образованием двух кусков примерно одинаковой длины. По крайней мере, это кажется наиболее вероятным исходом. Но этого не происходит — спагетти распадаются на большее количество кусочков.

Объяснение этому парадоксу искали многие известные физики, вплоть до Ричарда Фейнмана. Популярная легенда гласит, что мистер Фейнман однажды за один вечер сломал целую коробку спагетти, но так и не решил проблему. Мы не знаем, так ли это было на самом деле, но, во всяком случае, «проблема спагетти» оставалась актуальной до 2005 года, когда группа ученых из Франции (Базиль Аудоли и Себастьян Нойкирх ) удалось узнать, что при сильном искривлении теста оно действительно начинает рваться посередине, но возникающие при этом силы приводят к дополнительному разрушению предмета. В 2006 году ученым была присуждена комическая Игнобелевская премия.

Остался вопрос: есть ли способ также сломать спагетти ровно пополам? Решение было принято группой исследователей из Массачусетского технологического института и Корнельского университета. Ученые пытались туго скрутить спагетти. При этом тесто порвалось почти пополам.

Чтобы проверить первоначальные результаты, Рональд Хейссер из Корнельского университета построил специальную установку. Два щипца держали несчастные макароны. Один из них мог вращаться, создавая напряжения кручения. Второй двигался вперед, двигая концы спагетти и создавая разрывную силу. Для видеофиксации результатов использовалась высокоскоростная камера — 1 млн кадров в секунду.

Оказывается, спагетти ломаются пополам при повороте на 360 градусов. Для объяснения этого эффекта ученые предложили математическую модель, а сводные результаты экспериментов были опубликовано в ПНАС.

А теперь давайте на секунду перестанем смеяться над исследователями пасты и подумаем. Поговорим об объяснении процессов разрушения протяженных монолитных объектов. Результаты могут иметь практическое применение во многих областях человеческой деятельности, связанных с этими объектами, и на роль основных «кандидатов» выступают нанотехнологи, в которых очень часто используются стержневые структуры.