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本文来自窗敲雨的微信个人公众号“酷炫科学”

这是一个在家也可以轻松完成的小实验:取一根细长的干意大利面条,捏住它的两头慢慢弯曲,直到达到面条能承受的极限。观察一下,意大利面会如何折断?

当弯折一根细长物体时,我们会期待它断成两截,铅笔、筷子是这样,普通的干挂面也是这样。但意大利面的断裂方式却很特别:捏住两段弯折时,长长的面条几乎总是会断成至少三截,有时甚至更多。

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(我折断的一根意大利面,这个产生的碎片比较多,可以看到中间有三段小碎片飞了出去)

人们注意到这种特别的断裂方式已经有很多年了,但关于它的正式研究很少。不过,我们至少还可以找到一篇专门探讨意大利面断裂的论文,它2005年时发表在Physical Review Letters上,还获得过搞笑诺贝尔奖。

在这篇论文中,研究者们经过模型计算和实验得出的结论是,意大利面这种特别的断裂方式与第一次断裂之后面条上弯曲程度的改变有关。

在断裂发生之前,面条均匀地弯曲,这个弯曲程度很接近面条所能承受的极限:

vrain-bending-pasta-2

接下来,会有一个位置首先发生第一次断裂。断开的地方进入游离状态,弹性会促使意大利面从断开的位置开始上扬,局部伸直,这种伸直的趋势从断口处开始延伸:

vrain-bending-pasta-3

而这样的结果是,在高弹性的面条伸直的过程中,后面会有一个位置反而被压得更弯了。当弯曲程度超出了限度,这里就会再发生第二次折断。

vrain-bending-pasta-4

(我理解大概是这样)

下面是研究者实际进行的实验图像,在这里他们把一根干意大利面弯成圆弧形,然后松开一端(以此来模拟第一次断裂已经发生之后的情况),可以看到在面条伸直过程中弯曲程度反而变大的位置(箭头所示),以及最终发生的二次折断:

vrain-bending-pasta-5

而普通的中式干挂面没有意大利面那么大的弹性,我试了一下也没有观察到这种现象。

这里的示意图来自SmarterEveryDay的视频,他的视频中有用40000fps高速摄影拍摄的意大利面,非常好看。

vrain-bending-pasta-6

有兴趣的话,可以多掰几根面条实际感受一下,不过就是意大利面碎片总是会崩得到处都是,观察完就得扫地了_(:з」∠)_

相关论文:http://www2.mat.dtu.dk/education/01999/SpaghettiCracking.pdf
SmarterEveryDay的原视频:https://www.youtube.com/watch?v=ADD7QlQoFFI

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5 Responses to “冷知识:掰断一根意大利面,它会断成几截?”

  1. 匿名说道:

    扯蛋.材料的不均匀导致曲度不同.加上空气的高频震荡引起.说什伸直导致局部曲度变大纯属瞎JB扯.

    • Li Zhang说道:

      如果是材料的不均匀性引起,为什么会稳定的出现断成3段或者4段?
      这个视频的原作者在水中也做过类似的实验(事实上费曼也做过),结果是类似的,排除了空气的高频振荡假设。

  2. Li Zhang说道:

    我也用中式干挂面试过,我们发现断成几段和掰的速度有很大关系,似乎掰的越快,越容易断成更多截。

  3. 匿名说道:

    当初我在学校实验室掰细玻璃管(化学定量取试剂的那种)玩发现这个现象的时候......为了弄懂是怎么回事掰了十好几根......

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