O fio de algodão é feito de muitas fibras minúsculas, cada um com apenas 2-3 cm de comprimento, no entanto, quando fiadas juntas, as fibras são capazes de transmitir tensão a distâncias indefinidamente longas. Do ponto de vista da física, como os fios e fios transmitem tensão - tornando-os fortes o suficiente para evitar que as roupas desmoronem - é um quebra-cabeça de longa data que não é totalmente compreendido.

Em um novo artigo publicado em Cartas de revisão física intitulado "Por que as roupas não se desfazem:transmissão de tensão em fios básicos, "os físicos Patrick Warren da Unilever R&D Port Sunlight, Robin Ball da Universidade de Warwick, e Ray Goldstein, da Universidade de Cambridge, investigaram a tensão do fio na estrutura da física estatística. Usando técnicas de programação linear, eles mostram que o atrito coletivo entre as fibras cria um mecanismo de travamento, e enquanto houver atrito suficiente, um conjunto aleatório de fibras pode, em princípio, transmitir uma tensão indefinidamente grande.

Seus resultados fornecem uma base quantitativa para a explicação heurística proposta por Galileu em 1638, que estava intrigado com o problema de como uma corda pode ser tão forte quando feita de fibras tão pequenas. "O próprio ato de torcer faz com que os fios se liguem de tal forma que ... quando a corda é esticada ... as fibras se rompem em vez de se separarem, "ele escreveu. Em termos modernos, Galileu estava descrevendo o atrito.

No novo estudo, os pesquisadores modelaram o fio como um grupo de fibras sobrepostas aleatoriamente. Os resultados mostraram que, conforme o atrito aumenta, surge uma transição de percolação. Como explicam os pesquisadores, esta transição corresponde a "uma mudança de um modelo de falha 'dúctil' onde o fio falha por deslizamento da fibra ... para um modo de falha 'frágil' onde o mecanismo de falha é a quebra da fibra." Acima deste limite, a resistência à tração se torna cerca de 100 vezes mais forte do que antes.

"Agora entendemos melhor em um nível fundamental como o atrito impede que materiais fibrosos se quebrem, "Goldstein disse Phys.org . "De uma perspectiva aplicada, podemos usar os insights para apoiar o design de condicionadores de tecido, por exemplo."

No futuro, o modelo também pode ser usado para otimizar as propriedades dos fios de costura feitos de várias misturas de fibras. Quando estendido das fibras para a mídia granular, os resultados também podem ter aplicações para melhor compreensão da transmissão de tensões em pilhas de areia e silos de grãos. Além disso, os pesquisadores planejam investigar o limiar em maior profundidade.

“Pretendemos escrever um artigo mais longo explorando a natureza do estado 'supercrítico', acima da transição de percolação, "Goldstein disse.

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