Дослідники MIT пояснили, як скручування змушує спагеті ламатися навпіл

Багаторічна кулінарно-фізична проблема, що стосувалася розламу сухого спагеті на численні уламки замість чистого розщеплення на дві частини при згинанні, отримала наукове пояснення. Це питання, яке свого часу цікавило навіть фізика Річарда Фейнмана, тепер має чітке рішення, підтверджене дослідженням, опублікованим у 2018 році.

Французькі фізики у 2005 році вперше запропонували теорію, яка пояснювала багатофрагментний злам ефектом «зворотного удару» (snap-back) та виникненням згинальної хвилі, що спричиняє вторинні тріщини. За цю роботу французькі вчені отримали премію Іґнобеля у 2006 році. Однак залишалося відкритим питання, чи можна змусити спагеті зламатися рівно на дві частини.

Команда дослідників з Массачусетського технологічного інституту (MIT), до складу якої входили Йорн Дункель, Рональд Гайссер, Вішал Патіл, Норберт Ступ та Еммануель Віллермо з Університету Екс-Марсель, опублікувала у виданні Proceedings of the National Academy of Sciences детальний опис методу, що дозволяє досягти двочастинного розлому. Для експериментів було розроблено спеціалізований апарат, здатний контрольовано згинати та скручувати сотні макаронин Barilla No. 5 та No. 7, фіксуючи процес зі швидкістю до мільйона кадрів за секунду.

Дослідники виявили, що сильне скручування перед зведенням кінців сприяє двочастинному зламу. Ключовим відкриттям є скручування макаронини приблизно на 270–360 градусів перед повільним згинанням. Цей механізм послаблює ефект зворотного удару, що є причиною каскадного руйнування, і одночасно активує «зворотне скручування» (twist-back), яке вивільняє енергію, запобігаючи утворенню додаткових тріщин.

Математична модель, розроблена Патілом, стала ключовою для пояснення поведінки матеріалу, що базується на попередніх роботах. Хоча точність, необхідна для відтворення цього ефекту в побутових умовах, є високою, знахідки надають важливу теоретичну основу для контролю каскадів руйнування у стрижнеподібних інженерних матеріалах, таких як волокна чи нанотрубки.