Karoliukų grandinėlė iš indo ant grindų krenta prieš tai pakildama į viršų, tarsi iš indo trykštų grandinėlės fontanas. Milijonams smalsių žmonių visame pasaulyje šis klausimas buvo neįmenama mįslė – juk, atrodytų, gravitacijos dar niekas neatšaukė, taigi, ir grandinėlė į viršų kilti neturėtų. Bet dabar fizikai mano atradę paaiškinimą.
Karoliukų grandinėlė iš indo ant grindų krenta prieš tai pakildama į viršų, tarsi iš indo trykštų grandinėlės fontanas. Milijonams smalsių žmonių visame pasaulyje šis klausimas buvo neįmenama mįslė – juk, atrodytų, gravitacijos dar niekas neatšaukė, taigi, ir grandinėlė į viršų kilti neturėtų. Bet dabar fizikai mano atradę paaiškinimą.
Britų mokslo populiarintojas Steve'as Mouldas, kuris nufilmavo ir išpopuliarino šį eksperimentą, tapusi virusiniu, aiškino, jog tai, kas atrodo nesuprantama, vyksta dėl inercijos: krentanti grandinės dalis turi žemyn nukreiptą momentą, todėl iš indo dar tik bekylančiuose karoliukuose atsiranda aukštyn nukreiptas momentas. O tai savo ruožtu sukelia šuolį, kurį vėliau sustabdo gravitacija, rašo nature.com.
S. Mouldo paaiškinimas atrodo išmintingas, tačiau Kembridžo universiteto (Jungtinė Karalystė) fizikas Johnas Bigginsas sako, jog jis nėra teisingas. Jeigu grandinėlės fontano priežastis būtų inercija, tuomet pačioje kreivės viršūnėje grandinėlė sustotų, panašiai kaip aukščiausiame taške sustoja į orą mestas kamuolys. „Jeigu tai būtų tiesa, tuomet grandinė susikauptų viršutinėje kreivės dalyje, o mes to nematome“, – sakė fizikas.
Todėl, J. Bigginso ir jo kolegos Marko Wernerio manymu, vienintelis paaiškinimas, dėl ko grandinėlė iš indo pakyla, yra jos išmetimas iš indo, iš kurio grandinėlė yra traukiama. Tiesa, ši hipotezė prieštarauja ne tik S. Mouldo išaiškinimui, bet ir įprastinei grandinių matematikai.
Pasak mokslininkų, kurie savo hipotezę aprašė ir straipsnį publikavo leidinyje „Proceedings of the Royal Society A“, grandinėlė yra ne lanksti atskirų karoliukų juosta, o labiau trumpų, standžių „pagaliukų“ eilė. Pristatydami savo modelį mokslininkai svarsto, kad kiekvienas iš tokių pagaliukų yra sudarytas iš trijų karoliukų ir dviejų jungčių tarp jų. Pagaliuko dydis yra priklausomas nuo skaičiaus karoliukų, reikalingų grandinėlės segmentui pasisukti 180 laipsnių kampu (o jų reikia šešių).
Pagaliuko išėmimas iš indo su aukštyn nukreipta jėga viename pagaliuko gale sukelia du efektus, sako J. Bigginsas. Pagaliukas ne tik pakyla, bet ir pradeda suktis. Ta pagaliuko dalis, už kurios nebuvo keliama, traukia grandinėlę žemyn, o indas padeda sukurti atoveiksmio jėgą, sako mokslininkas. „Tolimasis pagaliuko galas, atlikdamas abu šiuos veiksmus, iš tikrųjų juda žemyn ir spaudžia indą. O tai sukelia indo atoveiksmio jėgą, kuri sukuria fontano efektą“.
Be tokios atoveiksmio jėgos grandinėlė tykiai nusileistų ant grindų be jokių fontanų, nepakildama nuo indo viršutinės briaunos, tikina fizikai. Jie prognozavo, kad eksperimentai, kuriuose būtų naudojamos grandinėlės iš mažų, sunkių karoliukų, kuriuos skiria ilgesnis siūlas, nesielgtų kaip pagaliukų juosta ir todėl nesukurtų fontano efekto. „Tai buvo grynai iš eksperimento gimusi prognozė“, – sakė J. Bigginsas.
„Šaunus mokslinis darbas“, – sakė Virdžinijos politechnikos instituto (JAV) mechanikos specialistas Jamesas Hanna, kuris buvo sprendęs panašius uždavinius su horizontaliomis grandinėmis. Jis mano, jog britų paaiškinimas yra tikėtinas, tačiau tai nebūtinai yra pilnas atsakymas. Ir nors J. Bigginsas kartu su M. Werneriu mano, jog kitos, į šonus nukreiptos jėgos, atsirandančios dėl grandinėlės išsidėstymo inde – taip pat gali turėti įtakos, jie prognozuoja, jog grandinėlė, krintanti iš tam tikro atstumo, sukuria pastovaus aukščio fontaną. Bet eksperimentų vaizdo įrašai rodo, kad grandinėlės elgesys nėra panašus į pastovų. „Nesu 100 procentų įsitikinęs, kad egzistuoja pastovi būsena. Norėčiau pamatyti iš tiesų ilgą eksperimentą, su mylios ilgio grandinėle. Bet tikriausiai tai nėra realu“, – pridūrė mechanikas.
J. Bigginsas ir M. Werneris iš pradžių uždavinį sprendė ieškodami fizikos užduočių, kurias galėtų pateikti studentams, kad šie galėtų patirti realaus pasaulio uždavinių sudėtingumą. Jų sprendimą įkvėpė atradimas, ne mažiau stebinantis už tai, kad ne tik indas, iš kurio kyla grandinėlė sukelia stumiantį efektą, bet ir ant žemės krentanti grandinėlė patiria „siurbiantį“ efektą.
Cornellio universiteto (JAV) mechanikos inžinierius Andy Ruina su kolegomis atliko eksperimentą, kurio metu iš indų fontanu krito dvi grandinėlės – viena ant stalo, o kita į tuščią erdvę. Ir nustatyta, kad ant stalo kritusi grandinėlė nukrenta greičiau, nei krentančioji į tuščią erdvę. „Siurbimas“ paaiškinamas taip pat, kaip ir stūmimas: daliai grandinėlės nusileidus, pagaliuko pirmagalis, pasiekęs paviršių, patiria stumiančią jėgą, kuri pagaliuką pasuka ir traukia žemyn kitą galą, aiškino J. Bigginsas. „Mano suvokimu, tai yra visiškai stulbinantis dalykas“.
O štai ir minėtasis S. Mouldo atliktas eksperimentas:
