Imaginați-vă o minge care urcă pe un perete singură, încet, dar sigur, fără motor, fără asistență, fără niciun mecanism extern. O performanță care pare desprinsă direct dintr-un film science fiction sau dintr-un desen animat. Și totuși, exact asta au reușit să realizeze cercetătorii de la Universitatea din Waterloo, din Canada, într-un laborator de fizică. Acest mic miracol al ingineriei soft sfidează intuiția noastră – și legile bine stabilite ale mecanicii clasice. Pentru că până acum, o astfel de mișcare era pur și simplu… imposibilă.
În fizica de zi cu zi, pentru ca un obiect să se rostogolească, trebuie să existe frecare. Și pentru ca să existe frecare, trebuie să existe o forță care să apese obiectul pe suprafață. Pe o suprafață orizontală, această forță este pur și simplu greutatea obiectului. Dar pe un perete vertical? Nimic. Forța normală – adică componenta greutății perpendiculară pe suprafață – este zero. Rezultatul: nicio frecare și, prin urmare, nicio posibilitate de rostogolire. O minge rigidă, oricât de perfectă, ar cădea pur și simplu. Până acum, singurele modalități cunoscute de a face o minge să urce pe un perete implicau: fie lipirea ei (dar nu se mai mișcă înainte), fie aplicarea unei forțe externe (cum ar fi un motor sau un câmp magnetic), fie utilizarea unei suprafețe rotative sau înclinate. Dar fără niciunul dintre aceste ajutoare? Uitați de asta. Până acum, era considerat imposibil.
Secretul echipei canadiene? O abordare inspirată de materiale moi. Cercetătorii au realizat o minge extrem de elastică, similară cu o bombonă gelatinoasă, și au așezat-o pe o suprafață ușor deformabilă, ca un mouse pad. Și apoi, surpriză: mingea a început să se ridice ușor, cu o rată de 1 milimetru la fiecare două secunde, fără a aluneca, fără a cădea, fără propulsie. Această mișcare este posibilă datorită unui mecanism la fel de elegant pe cât este de neobișnuit. Când mingea intră în contact cu peretele, forma sa se deformează ușor: partea din față se aplatizează, creând o prindere asimetrică, în timp ce partea din spate se desprinde încet. Această mișcare de balansare generează un cuplu mic, suficient de puternic pentru a face mingea să se rotească – și să se miște în sus. Este un pic ca și cum ai deschide un fermoar invizibil între ea și perete.
Acesta nu este doar un truc frumos de laborator. Ceea ce au demonstrat acești cercetători este că există o nouă formă de locomoție pasivă, una care nu necesită motor sau împingere, ci se bazează exclusiv pe interacțiunile dintre elasticitatea unui obiect și cea a suprafeței sale de contact. Aceasta este prima dată când un astfel de mecanism a fost observat și modelat experimental. Până acum, modelele teoretice nu au prezis această posibilitate – și majoritatea fizicienilor ar fi pariat probabil că nu va funcționa niciodată.
Deși această descoperire se află încă într-un stadiu fundamental, ar putea deschide în cele din urmă posibilități fascinante. Acestea includ: roboți moi capabili să urce pe suprafețe complexe fără adezivi, dispozitive medicale capabile să navigheze în medii înguste sau delicate (cum ar fi interiorul corpului uman), vehicule de explorare capabile să se deplaseze în medii fără gravitație sau în medii cu suprafețe instabile, cum ar fi peșteri, conducte sau planete extraterestre. Pe scurt, o inovație care își face încet, dar sigur drum… către aplicații foarte concrete. Detaliile studiului sunt publicate în revista Soft Matter.
Poll: Ce altă aplicație vi s-ar părea cea mai fascinantă pentru mișcarea pasivă a unei mingi, așa cum a fost descrisă în articolul de mai sus?
Revista “Ştiinţă şi Tehnică“, cea mai cunoscută şi longevivă publicaţie de popularizare a ştiintelor din România
Leave a Reply