Из рубрики странные эксперименты ученых: разгаданы тайны падающих канатов, спагетти и мёда

Странной, на первый взгляд, задачей занялись Мехди Хабиби (Mehdi Habibi) из иранского института передовых исследований (IASBS), Нейл Рибе (Neil Ribe) из парижского института физики Земли (Institut de Physique du Globe de Paris) и Дэниел Бонн (Daniel Bonn) из высшей школы Парижа (L'École Normale Supérieure) и университета Амстердама (Universiteit van Amsterdam). Они выяснили, что происходит, когда висящую вертикально верёвку отпускают (или быстро сматывают с катушки) и она падает на поверхность, складываясь хаотичными (как кажется) кольцами.

Эксперименты с нитками, канатами и верёвками разной толщины, а также с приготовленными спагетти, показали, что все они, укладываясь в кольца на горизонтальной поверхности, ведут себя схожим образом и подчиняются одним и тем же закономерностям. Исследователи даже составили фазовые диаграммы, показывающие связь различных параметров, вроде скорости и высоты падения, с получающимися на поверхности фигурами.

Учёные создали числовую модель процесса, которая, наряду с экспериментами, показала, что укладывание падающей верёвки (или варёных спагетти) может происходить в различных режимах. Скажем, в первом (при низких скоростях и высотах) размер и геометрия получающихся колечек строго увязаны именно с высотой висящей верёвки, измеренной от поверхности до катушки, с которой происходило равномерное сматывание (при помощи электродвигателя), либо, в случае со спагетти, до трубки, из которой выпускался этот продукт.

Мёд и силиконовые гели разной вязкости в опытах Бонна со товарищи (фотографии с сайта jussieu.fr). Для средних высот и скоростей геометрию колечек, как выяснилось, определяет баланс между силой тяжести и эластичностью верёвки. А для высоких скоростей и больших высот главным "игроком" выступает инерционность верёвки. Так авторы опытов заметили, что тонкие нити на высоких скоростях нестабильны, формируя восьмёрки.

Также экспериментаторы открыли, что в верхней части спускающейся на высокой скорости верёвки (складывающейся внизу в кольца) возникают резонансные колебания, которые также влияют на картину получающихся колец.

Обо всех этих загадках падающих верёвок авторы опытов рассказали на днях в журнале Physical Review Letters.

И это не первое их исследование в данной области. Так, ещё в 2004-м они же проводили сходные опыты (вот это исследование, PDF-документ), только в тот раз сосредоточились на падающих струйках вязких жидкостей (к примеру, мёда и гелей).

Авторы этих работ говорят, что мёд ведёт себя схожим с канатами образом. Может, перед нами один из претендентов на Шнобелевку следующего года?