Tæller knæk i en kollapsende ring for at forudsige stabilitet

Et team af forskere fra University of Oxford, MIT og University of Limerick har fundet ud af, at det er muligt at forudsige stabiliteten af ​​en kollapsende ring ved at tælle dens knæk. I deres papir offentliggjort i tidsskriftet Fysisk gennemgangsbreve , gruppen beskriver eksperimenter, de udførte, der involverede at placere en elastisk ring over en sæbefilm og registrere, hvad der sker, når ringen falder sammen.

En af de interessante ting ved fysikområdet er dets omfang. Forskere i feltet studerer stjernerne for at forklare, hvordan vi kom hertil; andre studerer kvanteverdenen, søger at bedre forstå, hvordan virkeligheden, som vi kender den, eksisterer - og så er der mindre eksotiske anvendelser, såsom at studere, hvordan og hvorfor tingene spænder, som de gør. Hvorfor spænder en bro pludselig og falder ned? Eller hvorfor spænder bilruder under vægten af ​​sne, og præcis hvor meget sne er der brug for? Fysikere studerer sådan knæk for bedre at forstå, hvordan materialer fungerer under forskellige forhold.

I denne nye indsats, forskerne undrede sig over de faktorer, der er involveret, når en elastisk ring placeret over en sæbefilm kollapser. Tidligere forskning har vist, at en sådan ring vil kollapse på forskellige måder afhængigt af forskellige faktorer. Forskerne spekulerede på, om disse faktorer kunne være forudsigelige. At finde ud af, de udførte flere eksperimenter med elastiske ringe og sæbefilm.

Alle eksperimenterne involverede den samme grundlæggende opsætning. En sæbefilm blev påført en mængde vand. En ring blev derefter anbragt på sæbefilmen. Når ringen kom på plads, forskerne brød overfladespændingen ved at stikke sæbefilmen med en nål uden på ringen. Med udløst overfladespænding, ringen kollapsede og sank i vandet nedenfor. Handlingen blev fanget med et højhastighedskamera. Den eneste faktor, der ændrede sig mellem forsøgene, var ringenes tykkelse og bredde.

Forskerne fandt ud af, at når ringmurene var brede og tynde, ringen ville spænde indad - men når væggene var tykke, ringen ville spænde både opad og nedad. De skabte derefter en model til at forudsige typen af ​​ringknækning, der ville forekomme baseret på ringens egenskaber. Test viste, at modellen nøjagtigt kunne forudsige, hvilken slags knæk der ville forekomme, baseret på den anvendte type ring.

© 2020 Science X Network