После сушки и сморщивания виноград принимает форму изюма. Нечто похожее происходит и с другими поверхностями, в том числе с лицом и пальцами человека. Впервые ученые нашли способ предсказывать рисунок морщин. Исследовательская команда Массачусетского технологического института (MIT) предложила математическую теорию, которая предсказывает образование морщин на неровных (искривленных) поверхностях. Теория, опубликованная в журнале Nature Materials, поможет объяснить, как формируются отпечатки пальцев и морщины у людей.
Исследователи экспериментировали с шариками для настольного тенниса. Они хотели выяснить, как микронеровности поверхности могут влиять на движение шарика или его сопротивление воздуху. Ученые наблюдали, как сжималась поверхность шарика при откачивании из него воздуха. Появляющиеся на поверхности ямочки сначала образовывали рисунок из правильного шестиугольника, а затем линии, завитые подобно рисунку на кончиках пальцев.
Компьютерное моделирование подтвердило работоспособность алгоритма, позволяющего правильно воспроизводить рисунки поверхности, наблюдаемые в экспериментах. Ученые смогли также выявить основные параметры, влияющие на итоговый узор. Основным фактором оказалась кривизна. Чем она больше, тем более правильный рисунок имеет объект.
Толщина также играет свою роль. Тонкий внешний слой заставляет линии образовывать на поверхности спиралевидный узор, похожий на рисунок отпечаток пальца. Если оболочка немного толще, то на поверхности будет вырисовываться шестиугольный рисунок.
Исследователи говорят, что их теория может быть применена не только к сферам, но также к объектам более сложной формы. Будущие эксперименты должны подтвердить это.
Добавить комментарий