Волосы Рапунцель делают лестницу в сказке. Сработает в реальности?

В классической сказке, принцесса Рапунцель заперта в высокой башне. Лихой принц приходит, чтобы спасти ее.

«Рапунцель, Рапунцель, опусти волосы,» — кричит он.

Она раскрывает окошко и кидает свои волосы из окна башни. Затем принц поднимается по волшебным волосам, чтобы спасти свою возлюбленную. История явно выдумка. (Если у Рапунцель были такие волосы, интересно, почему она просто не спасла себя сама?).

За побегом, основанным на человеческих волосах, может быть немного правды. Наука, оказывается, обнаружила, что волосы — это очень сильная штука. У принца (или принцессы) на самом деле было бы мало проблем с восхождением по веревке из человеческих волос. Проблема в том, чтобы вырастить такую длинную гриву в первую очередь.

Особенности человеческих волос

Один человеческий волос может выдержать силу в 200 мегапаскалей. Это его прочность на растяжение — сколько нагрузки он может принять перед разрывом. Давление измеряется в Паскалях. Паскаль — это количество массы, которое что-то может взять на квадратный метр материала. Один мегапаскаль — 1 000 000 паскалей. В случае человеческого волоса 200 мегапаскалей — это 20 000 000 килограммов силы на квадратный метр человеческого волоса.

Это очень большие цифры. Они означают, что одна прядь волос примерно в два раза прочнее куска стали того же размера, отмечает Рэй Гольдштейн. Он изучает биологическую физику — физику живых материалов — в Кембриджском университете в Англии.

Это изображение человеческого волоса под микроскопом. Кутикула имеет крошечные чешуйки, как у рыбы.
Это изображение человеческого волоса под микроскопом. Кутикула имеет крошечные чешуйки, как у рыбы.

Вэнь Ян — специалист по материалам Калифорнийского университета в Сан-Диего. Она проводила исследования на прочность человеческих волос. Она сравнила силу волос с пальцем, поднимающим нагруженную сумку. Не просто мешок с едой. Если бы ваш палец был так же силен, как пучок человеческих волос того же размера, этот мешок мог бы вместить 11,340,000 килограммов (2,500,000 фунтов)!

Волосы Рапунцель не только крепкие, но и очень длинные. Эта длина может сделать ее гриву в целом немного слабее, отмечает Ретт Аллейн. Он физик из Юго-Восточного Университета Луизианы в Хаммонде. Белковые цепи волос, говорит он, “это маленькие атомы, Соединенные пружинами. Если потянуть слишком сильно, пружина сломается.” Ни одна цепь не идеальна. В действительности, более длинная цепь более правдоподобна. Рапунцель решает эту проблему, бросая вниз большую косу или хвостик волос, а не одну прядь. Отдельные белковые цепи могут быть слабыми, но они сильны, когда связаны друг с другом.

По оценкам Яна и Гольдштейна, от 500 до 1000 волосков могут выдержать взрослого человека весом около 80 кг (176 фунтов). Это не так уж много волос. «Типичная человеческая голова имеет от 50 000 до 100 000 волос», — отмечает Гольдштейн.

Однако принц не мог просто дернуть за волосы. «Имейте в виду, что волосы прикреплены к голове через биологические структуры», — говорит Гольдштейн. Эти структуры называются фолликулами. И они не такие крепкие, как волосы. Один волос можно легко выдернуть. Решение состоит в том, чтобы закрепить длинные волосы вокруг шеста или крючка, создавая шкив, который держит волосы Рапунцель прикрепленными к ее голове.

Как естественный материал, волосы легко ломаются в окружающей среде, говорит Янг. Мало того, что на белки в волосах может влиять температура и количество воды в воздухе (летняя влажность может нанести ущерб прическе). Искусственные материалы более последовательны.

Волосы также довольно гладкие, отмечает Гольдштейн. Там не так много трения — сопротивление, с которым объект сталкивается, двигаясь против другого объекта. Даже когда его скручивают в веревку, говорит он, волосы могут быть слишком скользкими, чтобы хорошо держаться вместе. Обычная веревка облегчает подъем.

Но последняя слабость волос заключается в том, что они растут медленно. В среднем человеческий волос отрастает примерно на 15 см (или 6 дюймов) в год. При таких темпах, если Рапунцель была бы заперта в башне 10 метров (32,8 фута) в высоту (около четырехэтажного здания), потребовалось бы 66,6 лет, чтобы ее волосы выросли достаточно долго, чтобы достичь основания. Долго ждать спасения.

Понравилась статья? ставь лайки и пиши комменты!
Оригинал статьи на нашем сайте