Загадките на смачканите хартиени топки

Понякога и най-простите на пръв поглед неща започват да изглеждат сложни и неразбираеми, когато бъдат разгледани отблизо. Един такъв пример е гравитацията. Друг е свързан с механиката, която е "скрита" в създаването на проста хартиена топка чрез произволно намачкване на единичен лист.

Въпросът, който можем да си зададем тук е защо тя започва да изглежда точно така, след като е създадена по толкова произволен начин. Или защо хартията става по-здрава след намачкване?

Двама физици от университета Масачузетс-Амхърст – Нараян Менон и Ан Доминик Камбю решили да проучат тези феномени, пише wired.com.

Изследванията показали, че сгънат по произволен начин на топка лист хартия се състои от 90% въздух. Откритието било направено, благодарение на анализ на хартиените топки с помощта на рентгенова микротомографска машина – устройство, подобно на CT скенер, което прави разрези на 3D обектите.

Освен това физиците установили, че хартията показва тенденцията да се прегъва срещу себе си посредством плоски прегъвания. Оказало се смачканата хартиена топка е по-плътна във външните си части, отколкото във вътрешните. В ядрото си тя имала най-малка плътност за разлика от останалите естествени сферични структури, при които плътността към центъра се увеличавала.

Изследването показало, че изглежда не съществува никакъв ясен модел на прегъване на хартията, който да води от една част към друга на топката. Така например не съществува модел, който да бъде следван от вътрешните към външните ѝ слоеве и обратно.

Единствените определени модели били свързани с тенденциите на гладките части във вътрешността на топката да лежат напречно на другите плоски части или да ги избутват. Този феномен засега няма рационално обяснение с оглед на структурата на хартиените топки, която е създадена при прилагането на произволни по посока и големина сили.

Изглежда обаче, че точно тази тенденция е механизмът, с който различните части на хартиената топка си взаимодействат и който държи ключа към нейната специфична плътност и високата ѝ устойчивост при прилагането на допълнителен натиск.

За да намерят по-задълбочени отговори на тези въпроси, учените започнали да заснемат кратки видеофилми на процеса на създаване на хартиени топки, използвайки прозрачна хартия. Надяват се да открият определени закономерности на прегъване на хартията.

Физиците посочват, че разбирането на тези процеси може да намери практическо приложение при създаването на по-ефективни автомобилни брони и бариери, които да предпазват хората при катастрофи.