Højhastighedsvideostudie afslører arten af ​​kobrabølgen

Et lille team af forskere fra flere institutioner i Frankrig har lært mere om egenskaberne ved "kobrabølgen" ved at bygge strukturer fra ispindepinde og filme bølgeforløb med et højhastighedskamera. I deres papir offentliggjort i tidsskriftet Fysisk gennemgangsbreve , Jean-Philippe Boucher, Christophe Clanet, David Quéré og Frédéric Chevy beskriver rækken af ​​eksperimenter, de udførte med pindene, og hvad de lærte i processen.

En kobrabølge er, Per definition, en bølge, der opstår, når ispindepinde bindes sammen på en bestemt måde under spænding og derefter frigives - stængerne bliver ubundet, når bølgen formerer strukturens længde. Det er vigtigt at forstå kobrabølgen, og hvordan den virker, fordi forskere mener, at nogle biologiske processer fungerer på samme måde.

For at lære mere om kobrabølgen, gruppen samlede et stort antal popsicle gitter i arrangementer, der lignede tidligere metoder til at skabe effekten - hver lignede et antal X'er opstillet ved siden af ​​hinanden, lidt ligesom de små hegn, der bruges i en blomsterhave. De to ender havde en anden konfiguration, med pinde placeret på en sådan måde, at de forhindrer, at tilstødende løber op. Når strukturen er sat, alt det kræver er at trække en pind fra enden for at skabe bølgen, der bevæger sig på samme måde som dominoer - den ene pind, der løber op, får den næste til at opløses, indtil strukturen er fortrudt. Der er et særligt unikt kendetegn ved bølgen - når den kommer i gang, den del af strukturen, der ikke er løsnet, stiger op i luften, får strukturen til at bøje i form af en kobra, der er ved at ramme. Et andet kendetegn ved strukturen og den tilhørende bølge er pindene, der flyver alle veje, efterhånden som bølgen skrider frem, skaber et imponerende display.

Via højhastighedsvideo af flere bølger i aktion med de popsicles-pinde af varierende størrelse arrangeret på lidt forskellige måder, forskerne lærte, at pindlængden skal passe ind i et snævert udvalg af muligheder. De fandt også ud af, at rekylen skyldtes pinde, der blev skubbet ud. Pindene, selvfølgelig, fik deres kinetiske energi fra den lagrede potentielle energi, der stammer fra bøjning. Holdet udledte også formler for bølgehastighed baseret på stavenes egenskaber. Hvad angår den unikke kobraform, holdet fandt ud af, at det skyldtes konkurrence mellem rekylen fra stokke, der blev skubbet ud og tyngdekræfter.

© 2017 Phys.org