Använd din nudel

Foto av torr spagetti

Det är nästan omöjligt att bryta en torr spagettistav exakt i två delar. Denna utmaning har upprört till och med personer som den berömda fysikern Richard Feynman ’39, som en gång tillbringade en stor del av kvällen med att bryta pasta med Danny Hillis ’78 när de letade efter en teoretisk förklaring till varför pinnarna envist splittrades i tre bitar eller mer.

Feynmans köksexperiment förblev olöst fram till 2005, då fysiker från Frankrike satte ihop en teori för att beskriva krafterna som verkar när spagetti – och vilken lång, tunn stav som helst – böjs. De fann att när en pinne böjs jämnt från båda ändarna kommer den att gå sönder nära mitten, där den är mest krökt. Detta första avbrott utlöser en snap-back-effekt och en böjningsvåg, eller vibration, som bryter pinnen igen. Deras teori verkade lösa Feynmans pussel. Men en fråga kvarstod: skulle spagetti någonsin kunna tvingas att gå i två delar?

Svaret, enligt en ny MIT-studie medförfattare av Jörn Dunkel, docent i fysisk tillämpad matematik, är ja - med en twist. Forskarna rapporterar att det är möjligt att bryta spagetti i två delar genom att både böja och vrida de torra nudlarna.

Teamet, ledd av Ronald Heisser '16, nu doktorand vid Cornell University, och Vishal Patil, en matematikstudent i Dunkels grupp, byggde en mekanisk frakturanordning för att kontrollerat vrida och böja hundratals spagettistavar och registrera fragmenteringsprocessen på kameran med upp till en miljon bilder per sekund. De upptäckte att genom att först vrida spaghettin i nästan 360 grader och sedan långsamt böja den, kunde de få pinnen att knäppa i två delar snarare än mer. Fynden stämde överens för både Barilla nr 5 och Barilla nr 7, två spagettityper med lite olika diametrar.

Patil utvecklade också en matematisk modell för att förklara de två effekterna som är involverade i att skapa en ren paus. I snap-backen fjädrar pinnen tillbaka i motsatt riktning från vilken den böjdes och vinglar fram och tillbaka, vilket skapar en böjande våg. Sedan i vridningen bakåt lindas den vridna pinnen av till sin ursprungliga uträtade konfiguration, vilket genererar en vridvåg som får pinnen att korkskruvas fram och tillbaka tills den kommer till vila. Teamet drog slutsatsen att vridvågen färdas snabbare än böjningsvågen och försvinner energi för att förhindra ansamlingar av kritisk stress som kan orsaka efterföljande frakturer.

Det här har varit ett roligt tvärvetenskapligt projekt som startat och genomförts av två briljanta och ihärdiga elever – som förmodligen inte vill se, bryta eller äta spagetti på ett tag, säger Dunkel.

Dölj