03:34 22 Settembre 2018
Spaghetti

Fisici riescono a rompere spaghetti perfettamente a metà

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Dei fisici francesi e statunitensi hanno proposto due approcci che consentono di rompere gli spaghetti in esattamente due parti. Richard Feynman ha osservato che non si possono rompere gli spaghetti metà, ma solo in tre o più pezzi perché nello spaghetto si onda di estensione a cascata. Lo riporta Proceedings of the National Academy of Sciences.

E' noto che se si prende uno spaghetto secco e si cerca di romperlo piegandolo lentamente, questo quasi mai si rompe a metà, la rottura avviene quasi contemporaneamente in diversi punti, con il risultato che due estremità rimangono nelle mani, e molte altre si frantumano. Di norma, il numero di pezzi a cui si rompe lo spaghetto varia da tre a dieci. La questione ha attirato per più di mezzo secolo il fisico Richard Feynman fa, senza riuscire a spiegare questo effetto. Nel 2005 il fisico francese Basil Audoly e Sébastien Neukirch sono riusciti a spiegarlo ricevendo l'anno successivo un premio Nobel.

Si è scoperto che questo fenomeno insolito è associato con la diffusione nello spaghetto dell'onda di estensione a cascata, che inizia immediatamente dopo la prima frattura. Nonostante il fatto che il tempo tra le fratture è molto breve, quasi contemporaneamente: la prima si forma negli spaghetti nel punto più debole e dura circa 10 microsecondi. Come risultato, due estremità libere si formano nel mezzo degli spaghetti, in cui scompare lo stress meccanico, che gli consente di raddrizzarsi. Tuttavia, questo raddrizzamento non avviene immediatamente, ma a causa della propagazione dell'onda flessurale, che in alcuni punti aumenta la curvatura della barra degli spaghetti a tal punto che si rompe di nuovo.

Questo problema è, ovviamente, molto più ampio rispetto al solo esperimento sulla rottura degli spaghetti: gli stessi processi possono verificarsi in altri sistemi con geometria simile e proprietà fisiche simili. Allo stesso tempo, questo meccanismo può essere realizzato su scale completamente diverse: su alberi, ossa, reti polimeriche o una serie di nanotubi di carbonio. Nella stessa maniera a volte si rompe l'asta degli sportivi di atletica leggera.

Nel lavoro precedente, i fisici francesi hanno spiegato i motivi per cui gli spaghetti non si rompono a metà ma in più pezzi e trovano una serie di caratteristiche meccaniche in cui tale effetto viene osservato. Il gruppo di scienziati degli Stati Uniti e della Francia, guidato da Jörn Dunkel del Massachusetts Institute of Technology, è andato un po 'più lontano e ha suggerìto un metodo, come avere uno spaghetto con proprietà meccaniche note e spezzarlo in due parti, non in tre o dieci.

L'esperimento è stato filmato con una telecamera che riprende da duemila ad un milione di fotogrammi al secondo. Si è scoperto che è possibile spezzare gli spaghetti a metà se li si ruota attorno al proprio asse e poi li si riaggiusta in uno stato torto. Ed è necessario torcere abbastanza forte in modo che la rottura si verifichi esattamente nel punto in cui la lunghezza dello spaghetto di 24 centimetri dovrebbe essere ruotata di oltre 250 gradi. Gli scienziati hanno dimostrato che la torsione degli spaghetti porta ad un cambiamento nello stress interno, che a sua volta influisce sulla curvatura dell'asta e quando l'onda di raddrizzamento si propaga e aumenta la distanza possibile tra le fratture adiacenti. Cioè, infatti, "l'onda di riavvolgimento" si diffonde lungo gli spaghetti più velocemente rispetto all'onda di raddrizzamento, che consente di liberarsi rapidamente dell'energia in eccesso. L'ipotesi di un cambiamento nella distribuzione delle tensioni nella barra è stata confermata dai risultati della simulazione numerica.

I fisici spesso cercano di trovare i metodi migliori per svolgere trucchi visivi note o di intrattenimento popolare. Ad esempio, recentemente, gli scienziati hanno determinato la quantità ottimale di acqua in una bottiglia di plastica e la velocità della sua rotazione iniziale necessarie, in modo che, come risultato del lancio con un flip, dopo la rivoluzione, la bottiglia cada sul fondo. 

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