絲帶捲曲的秘密揭曉

對於緊密捲曲的絲帶,慢慢地拉動剪刀

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一個情人節小貼士:如果你想用剪刀捲曲絲帶,研究人員說,秘訣是要堅定但緩慢。傳統的觀念認為快速刮擦刀片可以形成緊密的捲曲,但哈佛大學的物理學家Buddhapriya Chakrabarti說,慢下來似乎給了絲帶更多時間來適應其新的捲曲狀態,他是測試不同捲曲方法的團隊成員之一。

Chakrabarti說:“我想測試一下通常的看法是否正確。”他開始用剪刀卷絲帶,但很快發現需要更系統的方法。因此,他召集了一些同事,並招募了賓夕法尼亞州哈弗福德學院的本科生Anna Klales,組裝了一個電動捲曲裝置。他們將厚厚的塑膠絲帶(類似於用於透明膠片的塑膠)連線到電機上,並將其懸掛在金屬桿上。他們透過從自由端懸掛重物來拉緊絲帶,並使用電機將其拉過杆。

Chakrabarti說,普遍的看法是拉得越快,壓力越大,形成的環就越緊,但是他們的實驗證明,“如果你保持張力不變,並且使其變慢,它會捲曲得更多。”他還說,以更重的重物形式施加更大的壓力並沒有使捲曲更緊。研究人員發現,壓力只需要超過某個閾值即可,他們計劃在3月份在丹佛舉行的美國物理學會年會報告此事。


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Chakrabarti說,絲帶之所以捲曲,是因為它的外層比壓在杆或剪刀上的內層延伸並因此膨脹得更多。他說:“即使你用剪刀做,它也不是絕對平的——你不是把它拉平的。”例如,他說,將絲帶放在桌子上並用剪刀摩擦它效果不佳。(更不用說可能會損壞桌子。)

Chakrabarti指出,絲帶也必須是繃緊的,這可能是為了使塑膠中的分子被拉開。他指出,無論微觀細節如何,拉得慢一些可以讓塑膠放鬆成捲曲狀態,因為它不容易恢復到以前的平坦狀態。他說,不要在緞帶上嘗試剪刀方法,因為它不會起作用。原因在於:拉伸不會以相同的方式分解材料,因為緞帶是編織的,而不是連續的薄片。

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