ComputersHowto
Heb je je ooit afgevraagd waarom onze vingers deze patronen hebben, bijna geometrisch - sommige rond, sommige bootvormig? natuurlijk helpt dat ons om beter vast te pakken en vast te houden, maar wat zijn de kansen? Hoe groot is de kans dat onze vingers geribbeld zijn zoals ze zijn?
Oké. Laten we er op deze manier over praten. Heb je je ooit afgevraagd waarom een druif zo rimpelt tot een rozijn? Wat is statistisch gezien de kans dat deze druif met deze patronen tot een rozijn kreukt? Verderop zou er een wiskundige functie kunnen zijn die patronen op gebogen oppervlakken verklaart?
Nu heeft een team van MIT-wiskundigen en ingenieurs een wiskundige theorie ontwikkeld, bevestigd door experimenten, die voorspelt hoe rimpels op gebogen oppervlakken vorm krijgen. Op basis van hun berekeningen bepaalden ze dat één hoofdparameter - kromming - regelt over het type patroon dat wordt gevormd: hoe meer een oppervlak gekromd is, des te meer lijken de oppervlaktepatronen op een kristalachtig rooster..
In eerdere experimenten werden ballen ter grootte van een pingpong vervaardigd om te onderzoeken hoe hun oppervlaktepatronen de weerstand van de bol kunnen beïnvloeden. Een karakteristieke overgang in de oppervlaktepatronen van de bol werd waargenomen terwijl lucht langzaam naar buiten werd gezogen: toen het oppervlak van de bol werd samengedrukt, begon het kuiltjes te maken en een patroon van regelmatige zeshoeken te vormen voordat het plaats maakte voor een meer ingewikkelde, labyrintische configuratie, vergelijkbaar met vingerafdrukken.
Zie ook: Natuurkundigen creëren Mobius-stroken door polarisatie van licht
Het team voorspelde dat er een wiskundig raamwerk bestaat om rimpels te beschrijven, in de vorm van elasticiteitstheorie. Door ideeën uit de vloeistofmechanica te combineren met de elasticiteitstheorie, werd een vereenvoudigde vergelijking afgeleid die nauwkeurig het rimpelpatroon voorspelt.
In computersimulaties bevestigden de onderzoekers dat hun vergelijking inderdaad de oppervlaktepatronen die in experimenten werden waargenomen, correct kon reproduceren. Ze waren daarom ook in staat om de belangrijkste parameters te identificeren die de oppervlaktepatronen bepalen.
Het blijkt dat kromming een belangrijke bepalende factor is voor het feit of een rimpelend oppervlak bedekt wordt met zeshoeken of een meer labyrintisch patroon: hoe meer gebogen een object, hoe regelmatiger het gerimpelde oppervlak. De dikte van de schaal van een object speelt ook een rol: als de buitenste laag erg dun is in vergelijking met de kromming, zal het oppervlak van een object waarschijnlijk ingewikkeld zijn, vergelijkbaar met een vingerafdruk. Als de schaal wat dikker is, zal het oppervlak een meer hexagonaal patroon vormen.
Blijf op de hoogte voor trending en het laatste wetenschappelijke en technologische nieuws van fossBytes.
