작은 수영장을 옥수수 전분과 물로 채우는 것은 오랫동안 물리학 자의 파티 트릭이었습니다. 천천히 밟으면 가라 앉을 수 있지만 빨리 가로 질러 달리면 우지 혼합물은 체중을지지합니다. 이 현상에는 몇 가지 이유가 제공되었지만 이제는 연구원들이 실제 대답을 가지고 있다고 생각합니다.
옥수수 전분, 물 및 기타 현탁액의 혼합물은 "전단 thickening"재료로 알려져 있습니다. 전단은 입자가 서로 위로 미끄러질 때 존재하는 응력의 유형이며, 과학자들은 옥수수 전분 서스펜션의 전단 응력이 특정 임계 값을 초과하면 두께 또는 점도가 크게 증가하여 사람의 체중을지지한다고 생각했습니다.
이것이 일어날 수있는 두 가지 방법이 있습니다. 하나는 옥수수 전분 곡물 사이의 물과 관련이 있습니다. 낮은 곡물 밀도에서 물은 윤활제 역할을하지만, 충분한 전단으로 인해 물에 갑자기 물이 나갈 시간이나 공간이없고 서스펜션 잠금 장치가 없습니다. 다른 방법은 옥수수 전분 곡물 자체의 움직임을 고려합니다. 전단이 너무 많으면 곡물이 더 이상 서로 빨리 상승하고 떨어질 수없고 다시 서스펜션 잠금 장치가 잠금됩니다.
물리학 자 Scott Waitukaitis와 일리노이 주 시카고 대학교의 Heinrich Jaeger에 따르면 실제로 전단에 관한 것이 아닙니다. 간단한 계산에서, 연구원들은 수영장 트릭이 달리는 사람으로부터 현실적으로 달성 할 수있는 것보다 10 배 이상 더 많은 전단 응력이 필요하다고 생각했다. 옥수수 전분과 물 위로 달려 가면 옥수수 전분 곡물을 서로 강요하지 않기 때문에 놀라운 일이 아닙니다.
다른 솔루션이 필요했습니다. "우리는 이러한 서스펜션이 물건을 쏘는 것보다 충격에 어떻게 반응하는지 이해하는 더 좋은 방법을 결정했습니다." Waitukaitis가 말합니다.
그래서 연구원들은 초당 약 1 미터의 슬링 샷에서 370 그램 알루미늄 막대를 옥수수 전분 서스펜션으로 급락했습니다. 그런 다음로드의 가속도를 측정하기위한 고속 비디오 카메라를 포함한 다양한 악기와 X- 레이 이미 저와 센서 센서가 서스펜션의 움직임을 관찰하도록 결과를 관찰했습니다. Waitukaitis와 Jaeger는 충격에 따라 막대가 옥수수 전분 곡물을 압박하여 강성 코어로 걸려서 막대가 가라 앉지 않도록 충분한 상향 힘을 가졌다는 것을 발견했습니다. 결과는 오늘 자연 에 온라인으로 게시됩니다 .
핵심의 핵심은 매우 빠르게 성장하는 능력입니다. 옥수수 전분 곡물의 밀도가 재밍에 필요한 밀도보다 10% 적은 경우 서스펜션은 잼에 10% 만 빠르게 압축해야합니다. 그러나 이는 또한 5 센티미터의 압축이 곡물을 잼하고 강성 코어를 깊이 50 센티미터로 형성한다는 것을 의미합니다. 두꺼운 스테핑 스톤의 갑작스런 형성으로 가라 앉는 것에 대한 두려움없이 옥수수 전분 서스펜션을 가로 질러 달릴 수 있습니다.
코넬 대학교의 물리학 자 ITAI Cohen은 새로 발견 된이 메커니즘이 다른 실험 상황에서 테스트 된 전단 증점에 기초하여 이전 메커니즘을 불신하지는 않는다고 생각합니다. "이 사람들이 말하는 것은 옥수수 전분 수영장을 걷는 것과 같은 것을 이해하려면 고려해야 할 다른 효과가 있다는 것입니다."
Waitukaitis는 동의합니다. "다른 사람들이 알아 낸 것이 잘못되었다고 말하는 것은 아닙니다."라고 그는 말합니다. "이러한 발견은 여전히 전단 상황에 적용됩니다."
그럼에도 불구하고, 물리학 자들은 여전히 많은 조사를하고 있습니다. 부분적으로 현상의 다른 측면을 설명하기 위해 단단한 코어를 만들기 위해 얼마나 빨리 밀어야하는지와 같은 현상의 다른 측면을 설명합니다. 군대는 추가 수영장 옆의 장난을위한 것이 아닙니다. 군대는 옥수수 전분과 같은 서스펜션을 기반으로 한 재료를 만드는 데 심각한 관심을 가지고 있으며 병사 및 기타 고위험 요원을 충격으로부터 보호하면서 유연하게 유연합니다. 뉴 어크 델라웨어 대학교 (University of Delaware)의 Norman Wagner 엔지니어는 그러한 "스마트"자료를 연구 해 왔으며 최신 지식이 개발에 도움이 될 것이라고 믿고 있습니다.
물론 우리의 나머지 사람들이 재미를 막는 것은 아닙니다. Waitukaitis는 1 킬로그램마다 1.267 킬로그램의 옥수수 전분으로 이상적인 서스펜션을 만들 수 있지만 갑자기 두껍게하는 능력을 조심해야합니다. "혼합하기가 어렵다고 생각하면 낙담하지 마십시오"라고 그는 말합니다.
