Brug din nudel

Foto af tør spaghetti

Det er næsten umuligt at knække en tør stav spaghetti præcist i to. Denne udfordring har rystet selv folk som den berømte fysiker Richard Feynman ’39, der engang brugte en god del af en aften på at bryde pasta med Danny Hillis ’78, da de ledte efter en teoretisk forklaring på, hvorfor pindene insisterende knuste i tre stykker eller mere.

Feynmans køkkeneksperiment forblev uløst indtil 2005, hvor fysikere fra Frankrig sammensatte en teori til at beskrive de kræfter, der virker, når spaghetti - og enhver lang, tynd stang - er bøjet. De fandt ud af, at når en pind bøjes jævnt fra begge ender, vil den knække nær midten, hvor den er mest buet. Denne indledende pause udløser en snap-back-effekt og en bøjningsbølge eller vibration, der brækker stokken igen. Deres teori syntes at løse Feynmans puslespil. Men et spørgsmål stod tilbage: kunne spaghetti nogensinde blive tvunget til at bryde i to?

Svaret er ifølge en ny MIT-undersøgelse medforfattet af Jörn Dunkel, lektor i fysisk anvendt matematik, ja - med et twist. Forskerne rapporterer, at det er muligt at bryde spaghetti i to ved både at bøje og vride de tørre nudler.

Holdet, ledet af Ronald Heisser '16, nu kandidatstuderende ved Cornell University, og Vishal Patil, kandidatstuderende i matematik i Dunkels gruppe, byggede en mekanisk brudanordning til kontrollerbart at vride og bøje hundredvis af spaghettistave og registrere fragmenteringsprocessen på kameraet med op til en million billeder i sekundet. De fandt ud af, at ved først at dreje spaghettien ved næsten 360 grader og derefter langsomt bøje den, kunne de få pinden til at gå i to stykker i stedet for flere. Resultaterne var konsistente for både Barilla nr. 5 og Barilla nr. 7, to spaghettityper med lidt forskellige diametre.

Patil udviklede også en matematisk model til at forklare de to effekter, der er involveret i at skabe en ren pause. I snap-backen springer stokken tilbage i den modsatte retning, hvorfra den blev bøjet, og slingrer frem og tilbage, hvilket skaber en bøjelig bølge. Derefter i twist-back vikles den snoede pind af til sin oprindelige rettede konfiguration, hvilket genererer en twist-bølge, der får pinden til at trække proptrækker frem og tilbage, indtil den hviler. Holdet konkluderede, at twist-bølgen bevæger sig hurtigere end den bøjede bølge og spreder energi for at forhindre ophobninger af kritisk stress, der kan forårsage efterfølgende brud.

Dette har været et sjovt tværfagligt projekt startet og udført af to geniale og vedholdende elever - som nok ikke vil se, bryde eller spise spaghetti i et stykke tid, siger Dunkel.

skjule