Стрельба резиновыми лентами

Резинка летит со скоростью 12,5 м/с

Physical Review Letters 2019-01-04

Александрос Оратис (Alexandros Oratis), Джеймс Берд (James Bird ), Бостонский университет (Boston University), США, напечатали статью "Стрельба резиновыми лентами: два самоподобных сжатия растянутого эластичного клина" (Shooting Rubber Bands: Two Self-Similar Retractions for a Stretched Elastic Wedge) в журнале "Письма физического обзора" (Physical Review Letters), 2019, Январь, 122(1).

Стрельба резиновыми лентами - знакомый опыт как для детей, так и для взрослых, но динамика процесса настолько быстрая, что ее невозможно рассмотреть простым глазом. Когда эластичная лента растягивается и потом внезапно освобождается, динамика зависит от баланса растяжения и инерции. Однако, при растяжении, создается область сильного изгиба, и неясно, как этот изгиб влияет на динамику. Используя высокоскоростное видео, исследователи проанализировали, что происходит с резинкой во время стрельбы.

Техника стрельбы известна всякому с ранних лет. Резинка цепляется за палец одной руки и растягивается пальцами другой руки. Потом отпускается. Если все сделано правильно, резинка летит в цель. Стандартизируя операцию с помощью цилиндра, а не пальца, ученые снимали детали процесса стрельбы и тщательно их изучили.

Авторы демонстрируют, что во время сжатия резиновой ленты развивается волна, длина которой увеличивается с течением времени. Посредством комбинации экспериментов и моделирования исследована скорость, с которой втягивается задняя часть упругого элемента. Наблюдаются формы ленты в процессе сжатия, которые зависят от растяжения, инерции и изгиба. Динамика сжатия показывает, как резиновая лента может правильно пролетать мимо пальца, не ударяя по нему.

Результаты многочисленных экспериментов дают несколько советов о том, как сделать более точный выстрел. Нельзя, к примеру, натягивать ленту очень сильно, лишнее натяжение приводит к повышенной скорости сжатия, поэтому трудно избежать столкновения резинки с пальцем. Кроме того, широкая лента лучше тонкой, так как палец напрягается сильнее и когда отпускают резинку пальцу легче уклониться от удара. Если все сделано правильно, обычно резинка летит со скоростью примерно 12,5 м/с.

Исследователи говорят, что их модель может описать поведение множества разнообразных упругих объектов от 100-метровых рогаток в парках развлечений до молекулярных рогаток для доставки лекарств точно по назначению.

Комментарий:

Шнобелевская премия 2006 по физике

Базиль Одоли и Себастьен Нойкирх из французского университета Пьера и Марии Кюри изучали дробление стержней при образовании каскадных трещин. Их исследование объясняет, почему сухие макароны (спагетти) при сгибании всегда ломаются более чем на две части
подробнее

Шнобелевская премия 2008 археология

Ученые из университета Сан-Паулу выкрасили в разные цвета и аккуратно зарыли в нескольких удаленных друг от друга местах глиняные черепки, а затем запустили на место исследования броненосца. Он имел удовольствие ковыряться в земле в течение двух месяцев
подробнее

Источник - пресса

Шнобель Процедура Пресса Анналы Архив Статьи Шнобелист