Физики решили полувековую загадку макарон

Ученые Массачусетского технологического института (MIT) решили загадку физики, над которой еще полвека назад ломал голову нобелевский лауреат Ричард Фейнман. Почему сухие спагетти всегда ломаются на несколько частей (три и более), а не на две, как того хотелось бы. Вплотную к решению этой загадки в 2005 году подобрались французские ученые – они смогли объяснить, почему так происходит. За это открытие они в 2006 году удостоились Шнобелевской премии (пародия на престижную международную награду).

Французские исследователи выяснили, что спагетти и любые другие тонкие стержни ломаются посередине, однако в момент разлома происходит каскадная волна деформации, которая разрушает целостность стержня в другой его части, приводя к нескольким дополнительным разломам. На тот момент французские ученые не смогли выяснить, как исправить эту проблему.

Решение далось группе студентов MIT, перед которыми их научный руководитель поставил задачу найти правильный ответ в качестве итогового проекта по курсу «Нелинейная динамика: континуальные системы». Молодые ученые выяснили, что правильный разлом на две части произойдет только в случае специфической деформации стержня. Результаты эксперимента были приняты к публикации в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.

Для проведения эксперимента студенты создали машину, которая скручивала спагетти различной толщины и ломала их пополам при тщательно контролируемом усилии. Эксперимент показал, что в большинстве случаев макароны действительно ломались на две части. Особыми условиями для достижения этого результата было скручивание стержня на 270 градусов и сгибание макаронины со скоростью три миллиметра в секунду.

После исследователи теоретически объяснили принцип, согласно которому скрученные макароны можно сломать на две части. Дело в том, что при первом разломе происходит релаксация напряжения скручивания. С изгибом происходит то же самое: волна колебаний распространяется вдоль макаронины от излома к концам. Однако при скрученном стержне волна колебаний бежит по телу быстрее и успевает рассеять энергию еще того, как волна изгибов приведет к новым изломам.