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.
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?
Почитайте, кстати, о секрете взрывных спагетти.
