Американцы вычислили форму самых цепких скрепок

Американские физики установили оптимальную форму скрепки, при которой клубок, собранный из таких скрепок, будет наиболее устойчив к вибрациям, передает Lenta.Ru. Статья ученых опубликована в журнале Physical Review Letters.

Создание адекватной теории сыпучего тела остается одной из ключевых проблем в современной физике является. Сыпучее тело – это среда, в которой частицы слишком большие для того, чтобы считать его жидкостью, но слишком маленькие, чтобы рассматривать их как набор некоторого количества взаимодействующих твердых тел. Подобная теория помогла бы описывать, например, динамику песка. В настоящее время известно всего несколько частных случаев, в которых подобная теория создана.

В рамках новой работы ученые моделировали динамику сыпучего тела, состоящего из невыпуклых частиц. В этом качестве они рассматривали идеализированную скрепку — П-образный линейный объект. Отличительной особенностью состоящего из таких частиц тела является то, что скрепки способны зацепляться друг за друга.

Благодаря сцеплению куча скрепок может сохранять форму, например, при вибрациях. Ученые варьировали длины концов скрепки, оставляя ширину неизменной, и смотрели, насколько устойчивой остается подобная куча. Оказалось, что устойчивость определяют два параметра — плотность кучи и количество зацеплений между скрепками. С ростом длины концов первый параметр уменьшается, а второй растет. При этом оптимальным соотношение оказывается тогда, когда длина концов скрепки составляет примерно 0,4 от ее ширины.

Все результаты моделирования на компьютере были проверены экспериментально для синусоидальных колебаний.

Одним из частных случаев, в которых создана более или менее общая теория, является теория плотного сыпучего тела со сферическими гранулами, созданная французскими физиками в 2004 году. В конце октября 2011 года на основании этой теории ученые смогли создать реологию взвесей — теорию, описывающую их динамику. В работе ученые использовали идеи, сформулированные еще Альбертом Эйнштейном.