Use pruebas matemáticas, experimentos y simulaciones para mostrar cómo se arruga un material cuando se aplana

Un equipo de investigadores de la Universidad de Illinois en Chicago, la Universidad de Syracuse y la Universidad de Pensilvania han ideado una forma de mostrar cómo una determinada pieza de material se arruga después de ser aplanada. En su artículo publicado en la revista Física Naturalel grupo describe los experimentos que realizaron con pequeñas piezas de plástico.

Investigaciones anteriores han demostrado que es difícil entender las reglas de arrugas para casi cualquier material; simplemente hay demasiadas variables involucradas para dominarlas. En este nuevo esfuerzo, los investigadores buscaron comprender cómo funciona el arrugamiento en un solo material cuando se arruga dentro de un marco controlable.

El trabajo siguió al trabajo realizado por Ian Tabasco, matemático de la Universidad de Illinois en Chicago. Desarrolló una teoría centrada en la los costos de energía involucrados cuando un material se arruga. Para probar sus teorías, los investigadores primero crearon simulaciones de respuestas materiales a las indicaciones de una manera descrita por las fórmulas matemáticas de Tabasco. Sin embargo, descubrieron que un entorno simulado no era viable, por lo que establecieron un caso de prueba del mundo real.

Colocaron piezas delgadas y planas de plástico sobre una superficie de vidrio curvo y luego lo giraron, lo que hizo que el plástico fuera aún más delgado al tomar la forma del vidrio curvo. Luego colocaron las piezas curvas de plástico sobre una superficie húmeda y observaron que la tensión del agua hacía que el plástico se arrugara. Luego usaron los datos de las arrugas que crecieron para refinar las simulaciones y descubrieron que esto conducía repetidamente a la generación de reglas que describían la apariencia y el comportamiento de las arrugas.

Los investigadores encontraron, por ejemplo, que las arrugas que se formaban en filas en lugar de en los bordes de un parche dependían de la forma de la pieza de plástico justo antes de que se formaran las arrugas. También descubrieron que eran capaces de predecir dónde las arrugas aparecería en una determinada pieza de plástico si se separaran los El plastico área en varias subunidades pequeñas. Bajo tales condiciones, descubrieron que los cálculos de Tabasco podrían usarse para describir los tipos de ondas que aparecerían y darían como resultado pliegues.

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