Вирусное видео с цепочкой из металлических шариков, которая, вырываясь из стакана, изгибается дугой, как струя воды в фонтане, озадачило миллионы людей по всему миру. Теперь физики пытаются объяснить это явление, бросающее вызов гравитации.
Стив Муд (Steve Mould), снявший эксперимент на видео, затем распространившееся по Интернету, объяснил явление как обычный пример инерции. Падающая часть цепи имеет нисходящий импульс, при этом на бусины, покидающие стакан, действуют восходящие силы. Именно они заставляют цепочку так изгибаться, прежде чем бусины начнут снова падать вниз под действием гравитационных сил.
"Умное объяснение. Но недостаточное, – считает физик Джон Биггинс (John Biggins) из Кембриджского университета. – Если инерция вызывает "фонтан", цепь была бы неподвижна в верхней части кривой. Таким же образом шар, подброшенный в воздух, находится какое-то время в неподвижном состоянии в самой высокой точке дуги. В этом случае цепочка накапливалась бы в самой верхней области, но мы этого не наблюдаем".
Биггинс и его коллега Марк Уорнер (Mark Warner) считают, что единственным объяснением такого поведения цепочки можно считать импульс, полученный непосредственно от стакана.
В своей научной статье в издании Proceedings of the Royal Society A авторы говорят, что вместо гибкой нити бус цепочка больше походит на череду коротких и жёстких стержней. По их мнению, основной импульс исходит откуда-то со дна стакана, в котором и сгруппирована цепочка. Сначала стержень лежит в стакане горизонтально, ожидая начала движения. Затем он начинает двигаться вверх под действием силы, приложенной к одному из её концов. Эта сила проходит по части цепочки, "вытекающей" из ёмкости.
Сила, приложенная к одному концу, способна поднять и повернуть стержни, в результате чего другой конец двигается вниз. Однако, так как стержень связан с другими стержнями, его дальний конец ударяет по другим звеньям цепи, и именно этот удар и становится аномальным толчком-импульсом.
Несмотря на то, что учёные провели это исследование исключительно из любопытства, они считают, что у открытия есть и инженерные перспективы, ведь люди используют цепи и связки брусьев в промышленности. Например, текстильное производство часто включает в себя нити, освобождаемые из катушек, а спутники и космические аппараты часто укомплектовываются элементами на тросах.
"В космической технике, где крайне важно сохранять энергию и уменьшать массу, насколько это возможно, было бы выгодно использовать эту закономерность, – считает Биггинс. – Например, если вы хотите связать два спутника и необходимо протянуть между ними трос из катушки. Благодаря нашей работе тянуть трос будет гораздо проще, чем первоначально кажется: придётся приложить меньшую силу, а следовательно, использовать двигатель меньшего размера и расходовать меньшее количество энергии".
Также, по мнению учёных, технология вполне может пригодиться в конструкции космических лифтов – гигантских сооружений, связывающих космос и Землю, ведь для таких конструкций придётся размотать в пространстве феноменально длинные волокна.
