Тайната на веригата, опровергала гравитацията

Физиците се опитват да обяснят необикновеното поведение на верига от метални топчета от вирусен видеоклип, хвърлила предизвикателство на гравитацията.

Петдесетметровата верига от метални топчета не просто пада на земята от чашата, а образува подобие на фонтан, изстрелвайки я първо нагоре, а след това надолу.

Стив Молд, заснел експеримента на видеото, обяснява явлението като обикновен пример за инерция. Падащата част на веригата има низходящ импулс, докато на мънистата, напускащи чашата, действат възходящи сили. Именно те карат веригата така да се огъва, преди топчетата да започнат отново да падат надолу под действието на гравитационните сили.

„Типично, логично и красиво обяснение. Но недостатъчно – смята физикът Джон Бигинс от Кеймбриджкия университет (Великобритания). – Ако инерцията предизвиква „фонтан“, веригата би била неподвижна в горната част на кривата. По същия начин топка, хвърлена във въздуха, се намира известно време в неподвижно състояние в най-високата част на дъгата. В този случай веригата би се натрупвала в най-горната област, каквото ние не наблюдаваме.“

Бигинс и колегата му Марк Уорнър смятат, че за единственото обяснение за такова поведение на веригата може да се смята импулс, получен непосредствено от чашата.

В статия в сп. Proceedings of the Royal Society A авторите казват, че вместо от гъвкава нишка веригата се състои от редуващи се къси и твърди лостчета. Според тях основният импулс идва някъде от дъното на чашата, в която е групирана веригата. Отначало веригата лежи в чашата хоризонтално, очаквайки началото на движението. След това започва да се движи нагоре под действието на силата, приложена към единия от двата ѝ края. Тази сила преминава по частите на веригата, „изтичаща“ от чашата.

Силата, приложена към единия край, е способна да повдигне и обърне лостчетата, в резултат на което другият край се движи надолу. Но тъй като лостчетата са свързани с други лостчета, то далечният край удря другите звена от веригата, и именно този удар става аномален тласък-импулс.

Независимо че учените провели това изследване изключително от любопитство, те смятат, че откритието има и инженерни перспективи, тъй като хората използват вериги и в промишлеността. Например текстилното производство често включва нишки, освобождавани от макари, а спътниците и космическите апарати често имат елементи на въжета.

„В космическата техника, където е изключително важно да се съхрани енергията и да се намали масата, доколкото е възможно, би било уместно да се използва тази закономерност – смята Бигинс. – Например, ако искате да свържете два спътника и е необходимо да опънете въже от макара. Благодарение на нашата работа ще бъде много по-лесно да се дръпне въжето, отколкото изглежда на пръв поглед – ще се използва по-малко сила, а следователно – двигател с по-малък размер и изразходване на по-малко енергия.“

Според учените технологията може да послужи и в конструкцията на космически асансьори – гигантски съоръжения, свързващи Космоса и Земята, тъй като за такива конструкции ще се наложи размотаването в пространството на феноменално дълги влакна.

Nature News