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Et l’Homme inventa la machine qui casse les spaghettis en deux seuls morceaux
Selon la norme italienne, cela ne se fait pas de briser des spaghettis, mais si vous avez déjà cassé un paquet de spaghettis secs avant de le mettre dans une casserole, vous savez à quel point cela peut être désastreux. De petits morceaux de pâtes se détachent à partir du milieu et s’envolent un peu partout.
La façon dont les spaghettis se cassent est fascinante… au moins pour les chercheurs en génie mécanique. Le fait qu’un spaghetti, cassé en le pliant à partir de ses extrémités, se brise en plein de petits morceaux est un phénomène qui a notoirement agacé le physicien Richard Feynman, lauréat du prix Nobel, mais il n’aura malheureusement pas eu l’opportunité d’en découvrir la réponse, qui n’a été publiée qu’en 2005, 17 ans après sa mort. A l’époque, dans deux études, des scientifiques français ont révélé que, lorsqu’un morceau de spaghetti est plié avec la même force appliquée à chaque extrémité, il se pliera jusqu’à ce qu’il atteigne un point où il craque. Les morceaux se redresseront ensuite en un rapide retour en arrière, ce qui envoie une déferlante d’ondes de flexion, brisant davantage le spaghetti en un ou plusieurs endroits.
Des chercheurs du Massachusetts Institute of Technology (MIT) se sont posés une autre question : y a-t-il un moyen d’appliquer une force aux spaghettis pour qu’ils ne se brisent qu’en deux morceaux ?
Il se trouve que : Oui. À l’aide d’une machine qu’ils ont construite spécialement pour le craquement des spaghettis (en image d’entête), ils ont découvert que si vous tordez les spaghettis jusqu’à un certain point et que vous les pliez ensuite lentement, ils se casseront en deux morceaux nets.
(Heisser et coll./ MIT)
Bon… cela ne vous aidera peut-être pas dans votre quête à ne pas éparpiller des éclats de spaghettis dans toute votre cuisine. Mais cela peut avoir des applications dans d’autres domaines.
Selon le mathématicien en physique appliqué, Jörn Dunkel du MIT :
Il sera intéressant de voir si et comment la torsion pourrait être utilisée de la même manière pour contrôler la dynamique de fracture des matériaux bidimensionnels et tridimensionnels.
La recherche a été initiée par deux étudiants, Ronald Heisser et Vishal Patil. Heisser avait émis l’hypothèse que la torsion pourrait affecter la façon dont les spaghettis se cassent, et il a expérimenté en pliant les pâtes avec ses mains.
Cette approche avait ses limites en laboratoire, alors il a ensuite conçu et construit un appareil dans lequel les paramètres de torsion et de rupture pouvaient être ajustés avec précision (en image d’entête). La précision de ces paramètres a permis à Patil d’élaborer un modèle mathématique pour un brise-spaghetti parfait.
Les chercheurs ont découvert que le fait de tordre les spaghettis à 270 degrés, puis de plier les extrémités ensemble à une vitesse de 3 millimètres par seconde, brise les spaghettis en deux moitiés égales. Ils l’ont même essayé sur deux épaisseurs différentes de spaghetti, et ont obtenu le même résultat pour chacune d’entre elles.
C’est parce que la torsion atténue l’effet de retour en arrière et les ondes de flexion, car elle affaiblit l’intensité du recul initial. Ensuite, le morceau de spaghetti se détend dans un mouvement en tire-bouchon. Ce mouvement libère de l’énergie, car les ondes de torsion voyagent plus vite que les ondes de flexion, ce qui empêche le stress de s’accumuler dans les spaghettis.
L’équipe a également constaté que leur modélisation mathématique permettait de prédire avec précision quand un morceau de spaghetti se briserait en quatre morceaux, plutôt qu’en deux.
Selon M. Dunkel :
Pris ensemble, nos expériences et nos résultats théoriques font progresser la compréhension générale sur la façon dont la torsion affecte les fractures en cascade.
L’étude publiée dans PNAS : Controlling fracture cascades through twisting and quenching.
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