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弹性带的超慢动作

点击量:   时间:2017-05-13 01:04:17

通过盖亚文斯(Gaia Vince)这段不起眼的橡皮筋的高速镜头让物理学家们对弹性的特性有了一种罕见的洞察力,并发现了弹性带反弹的确切原因法国艾克斯 - 马赛普罗旺斯大学的Nicolas Vandenberghe及其同事拍摄了这种平行杂技,试图研究一种称为“动态屈曲不稳定”的过程当拉伸的橡皮筋在一端释放时,无应力弹性材料的前部朝向夹紧端传播当这个前线反弹时,它会导致压缩前沿向后传播这会引发弹性不稳定性,称为动态屈曲当实心杆被高于临界阈值的负载压缩时,发生正常的屈曲材料不再支撑负载并保持其结构,因此杆弯曲动态屈曲是这种不稳定性的一种形式,当突然施加压缩载荷时 - 例如当杆沿其轴被撞击时发生它创造了一个明确定义的压缩波,沿着杆瞄准 “现在我们的工作表明,这种[动态屈曲]是造成橡皮筋后坐的原因,”范登伯格说 “此外,由于橡胶与其他材料相比可以显着拉伸,因此我们能够使用高速相机观察并记录导致橡皮筋后坐的不同阶段”该团队现在使用新的测量结果来提出复杂的理论他们说动态屈曲现象的描述可以用于研究经历影响的弹性体的碎裂电影1 - 以每秒1930帧的速度拍摄 - 显示橡皮筋最初拉伸并突然释放这是一个通常持续不超过一毫秒的事件它显示了纵向波沿弹性的传播及其弯曲,这是由动态屈曲引起的在电影2中 - 以每秒14300帧的速度录制 - 乐队最初被拉伸并且一端被释放前部朝向夹紧端传播并拖曳自由区域波前到达夹紧端,压缩前沿向后传播并引发动态屈曲不稳定在电影3中 - 以每秒38461帧的速度记录 - 频带被拉伸到其原始长度的120%,然后两端被释放当两个前沿在弹性体的中间交叉时,该配置相当于两个无应变橡胶带的冲击撞击后,两个压缩前沿远离撞击点传播并触发屈曲不稳定电影4--以每秒2000帧的速度记录 - 显示最初被拉伸然后在粘性甘油液中释放的条带当前部传播时,它会拖动弹性和流体颗粒在带周围形成边界层,拖动弹性并导致波前轮廓的修改期刊参考:英国皇家学会会刊A(DOI: