Jesteś tutaj

Łamanie spaghetti

  • spaghetti

Problem łamania spaghetti nie jest nowy. Został sformułowany już ponad pół wieku temu przez amerykańskiego fizyka i noblistę Richarda Feynmana, który podczas gotowania obiadu zauważył, że wyginając w palcach suche, nieugotowane spaghetti prawie nigdy nie uda nam się go złamać na dwie części. Niemalże zawsze dostaniemy trzy kawałki. Pytanie oczywiście brzmi: Dlaczego tak jest?

Problem sformułowany przez Feynmana przez długie lata pozostawał nierozwiązany, aż w końcu powrócił na łono nauki w latach 90. w magazynie New Scientist, gdzie 14 stycznia 1995 pojawił się artykuł przypominający fizykom o tym całkiem ciekawym zagadnieniu. Szybko znalazło się dwóch francuskich fizyków, którzy postanowili problem rozwiązać i po paru miesiącach badań opublikowali artykuł w prestiżowym czasopiśmie Physical Review Letters (Phys. Rev. Lett. 95 (2005) 095505), w którym przedstawili obecnie uznawaną teorię łamania spaghetti. 

Okazuje się mianowicie, że wyginając spaghetti pierwsze pęknięcie następuje tam, gdzie makaron posiada jakiś defekt. To raczej nas nie dziwi. Skąd jednak następne pęknięcia? Otóż po pierwszym przełamaniu powstałe dwa kawałki zaczynają drgać. Co więcej: wzdłuż nich zaczyna przemieszczać się fala, która powoduje, że w niektórych miejscach makaron mocniej się ugina. To powoduje nowe pęknięcia, które inicjują następne fale, a te mogą prowadzić do kolejnych pęknięć. W rezultacie takiego procesu nitka spaghetti łamie się na trzy lub więcej części. Dla niedowiarków prezentujemy poniżej filmik pokazujący w zwolnionym tempie proces łamania się spaghetti.

No dobrze. Zjawisko ciekawe, makaron tani, kuchnia pod ręką. Dlaczego by samemu nie zrobić testów złamaniowych? No to do dzieła! Pewnego październikowego popołudnia udałem się do kuchni z zamiarem złamania każdego spaghetti, które tylko stanie na mojej drodze. Poszukiwania nie trwały długo. Na półce czaiła się paczka wcale niebylejakiego włoskiego makaronu Melisa Primo Gusto No. 6 o długości około 25 cm i grubości 1,8 mm. No pięknie. Idealny obiekt do łamania.

Na początku wybrałem delikatną metodę łamania spaghetti polegającą na stopniowym ściskaniu nitki makaronu jednym palcem z lewej i jednym palcem z prawej. Złamałem 100 nitek makaronu i… niespodzianka. Najczęściej makaron łamał się na dwie części! Czyżby Feynman ściemniał? Histogram uzyskanych wyników przedstawiony jest poniżej. Słupki niebieskie pokazują na ile części złamała się nitka. Na 100 prób aż w 68 przypadkach uzyskałem tylko dwa kawałki. W 30 próbach uzyskałem po złamaniu trzy kawałki, a w dwóch przypadkach cztery. Średnio zatem otrzymywałem po łamaniu 2,34 kawałków. Dużo mniej niż w doniesieniach literaturowych. Dlaczego?!

 

Hmm… a może ja źle łamię ten makaron? Może trzeba zarzucić metodę „delikatną” i przy łamaniu należy przytrzymać mocno palcami końce makaronu? Jak pomyślałem, tak też zrobiłem. Znów przełamałem 100 nitek spaghetti, a wynik łamań przedstawiają słupki czerwone. Tym razem uzyskałem średnio 2,5 kawałków, co było już bliższe wynikowi Feynmana, ale mimo wszystko, wciąż makaron łamał się głównie na dwie części.

Następna myśl: no tak… pewnie użyłem jakiegoś wytrzymałego, siermiężnego makaronu. Pobieżyłem zatem rychło do sklepu, nabyłem nasz swojski Makaron Wadowicki (długość około 25 cm, grubość 1,9 mm), wróciłem do kuchni i ponownie przystąpiłem do łamania. Tym razem uzyskane wyniki powinny ucieszyć pana Feynmana. Przy metodzie „delikatnej” (makaron ściskany z prawej i lewej strony z użyciem pojedynczych palców) udało się uzyskać po złamaniu średnio 2,72 kawałków – histogram niebieski. Metoda z mocnym przytrzymywaniem końców makaronu dała natomiast średnio 3,04 kawałka po złamaniu. Tak, to jest to, o czym pisał Feynman! Czyżby używał on Makaronu Wadowickiego?

Jak to zwykle bywa jeden eksperyment rodzi więcej pytań niż odpowiedzi. Dlaczego różne makarony łamią się w różny sposób? Jak grubość makaronu wpływa na liczbę kawałków, na które się złamie? Czy zawsze mocne przytrzymywanie końców makaronu przy łamaniu powoduje zwiększenie liczby otrzymanych kawałków? Który makaron dostępny na półkach sklepowych jest najbardziej łamliwy a który najmniej? Są to pytania, na które każdy z Was z powodzeniem może szukać odpowiedzi. Czekamy na wasze opinie, komentarze, pomysły i oczywiście wyniki domowych eksperymentów.

 

  • Obrazek użytkownika krupinski
    O autorze:

    Michał Krupiński

    Redaktor naczelny fiztaszki.pl, kierownik Fiztasz Research Center
    Fiztaszkowiec doświadczalny. Na co dzień nanosi cienkie warstwy metali na wszystko co popadnie. Po godzinach pasjami oddaje się eksperymentom kawiarniano-kuchennym.

Komentarze

Obrazek użytkownika begreen

Sprawdziłem jak łamie się bucatini (grubsze spaghetti z kanałem przez cały makaron). Głównie zależy to od tego w jaki sposób będziemy je łamać. Niektóre metody łamania powodują, że makaron łamie się na dwie części, a inne, że na trzy, a nawet 4.

Obrazek użytkownika krupinski

Jakie metody łamania stosowałeś? Przy których z nich otrzymywałeś złamanie na dwie części?

Obrazek użytkownika Zenon Patelnia

Jeśli makaron jest (w miarę) jednorodny, napięcie krytyczne zbliża się a miarę jednakowo w każdym punkcie. Wtedy może wystąpić efekt, że fala złamaniowa powoduje przekroczenie napięcia krytycznego w innych punktach. Jeśli natomiast makaron jest niejednorodny, wtedy jest mniej potencjalnych punktów złamania i nie są one jednakowe. Wnioskować z tego można (oczywiście po przeprowadzeniu istotnej statystycznie liczby eksperymentów), że makaron włoski jest mniej jednorodny. A dokładniej: minimum odporności ma mało konkurencyjnych lokalnych minimów odporności.

Dodaj komentarz