Princípio geral do experimento:um objeto elástico fechado (um anel ou anel) é mantido dentro de uma película de sabão. Em t =0, o filme de sabão externo está quebrado permitindo que o objeto, com a película de sabão interna intacta, cair livremente. A força de tensão superficial desequilibrada da película de sabão interna faz com que o objeto se curve dinamicamente; este movimento é capturado por uma câmera de alta velocidade. Crédito:arXiv:1812.11009 [cond-mat.soft]
Uma equipe de pesquisadores da Universidade de Oxford, O MIT e a Universidade de Limerick descobriram que é possível prever a estabilidade de um anel em colapso contando suas torções. Em seu artigo publicado na revista Cartas de revisão física , o grupo descreve experimentos que realizaram envolvendo a colocação de um anel elástico sobre uma película de sabão e o registro do que acontece quando o anel entra em colapso.
Uma das coisas interessantes sobre o campo da física é seu escopo. Os pesquisadores em campo estudam as estrelas procurando explicar como chegamos aqui; outros estudam o mundo quântico, buscando entender melhor como a realidade como a conhecemos existe - e então existem aplicações menos exóticas, como estudar como e por que as coisas se dobram da maneira como o fazem. Por que uma ponte de repente se curva e cai? Ou por que os pára-brisas dos carros dobram com o peso da neve, e exatamente quanta neve é necessária? Os físicos estudam essa flambagem para entender melhor como os materiais funcionam em condições variáveis.
Neste novo esforço, os pesquisadores se perguntaram sobre os fatores envolvidos quando um anel elástico colocado sobre uma película de sabão entra em colapso. Pesquisas anteriores mostraram que esse anel entrará em colapso de diferentes maneiras, dependendo de diferentes fatores. Os pesquisadores se perguntaram se esses fatores seriam previsíveis. Descobrir, eles conduziram vários experimentos com anéis elásticos e filmes de sabão.
Todos os experimentos envolveram a mesma configuração básica. Uma película de sabão foi aplicada a uma quantidade de água. Um anel foi então colocado na película de sabão. Assim que o anel estiver no lugar, os pesquisadores quebraram a tensão superficial cutucando a película de sabão com um alfinete fora do anel. Com a tensão superficial liberada, o anel desabou e afundou na água abaixo. A ação foi capturada com uma câmera de alta velocidade. O único fator que mudou entre os experimentos foi a espessura e largura dos anéis.
Os pesquisadores descobriram que, quando as paredes do anel eram largas e finas, o anel se dobraria para dentro, mas quando as paredes eram grossas, o anel se dobraria tanto para cima quanto para baixo. Eles então criaram um modelo para prever o tipo de flambagem do anel que ocorreria com base nas propriedades do anel. Os testes mostraram que o modelo poderia prever com precisão que tipo de flambagem ocorreria, com base no tipo de anel usado.
Instantâneos experimentais da flambagem dinâmica de um anel elástico (a) (h =1 mm =R Fora - R no , R no =23,5 mm, E =42 kPa) e (b) anel (h =110 µm, R no =25 mm, R Fora =34 mm, E =200 kPa) sob a ação de uma tensão superficial desequilibrada T no . Crédito:arXiv:1812.11009 [cond-mat.soft]
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