Сайт переехал physreal.com

Для наблюдения за тем, как тела движутся вниз по наклонной плоскости, Галилей использовал жёсткие материалы — металлические шары и деревянные рампы. С тех пор было проведено несколько экспериментов с твёрдыми шарами и гибкими поверхностями, но никто не пытался спустить по твёрдой плоскости что-нибудь гибкое. Этим и занялись профессора МТИ Педро Рейс и Джон Буш. Понаблюдав за полыми цилиндрами — в основном из широкой резины с разной степенью упругости, — они вывели множество новых уравнений.

Гибкие ленты изначально принимают овальную форму из-за силы тяжести, и можно было бы ожидать, что они станут круглее за счёт центробежных сил. Но происходит обратное. Чем быстрее катится лента, тем больше она теряет свою круглую форму, в конце концов принимая форму арахиса. При ещё более высоких скоростях средняя часть провисает настолько, что касается нижней, в результате возникает трение, и лента неожиданно начинает крениться назад. Исследователи утверждают, что здесь играет роль «деликатная связь между качением, изгибом и растяжением».

Выводы учёных в конечном счёте могут оказаться полезными в самых разных областях — при прогнозировании движения углеродных нанотрубок, поведения корпусов бурильных молотков в глубоких скважинах, а также перемещения клеток крови через вены и артерии. Красные кровяные клетки, как известно, тоже имеют арахисообразную форму, которая по сей день не получила объяснения.

Почему на следующий после Галилея шаг ушло почти четыре столетия? — Авторы исследования поясняют, что, несмотря на кажущуюся простоту гибких структур, их поведение часто нелинейно — то есть требует более сложных математических уравнений для описания, чем простые жёсткие объекты, а потому анализ не представлялся возможным до появления компьютеров. Кроме того, лишь сравнительно недавно люди научились без особых усилий изготавливать объекты из гибких полимеров любой формы и с любой степенью упругости.

Результаты исследования опубликованы в журнале Physical Review Letters.