الملاط من نشا الذرة والماء أغرب بكثير من مجموع أجزائه. حركه ببطء ، ويتدفق مثل السائل ؛ ضربه أو محضه بسرعة ، ويتم قفله مثل مادة صلبة.
إن غو غريب جدًا لدرجة أنه اكتسب شهرة سوسية (واسمًا) في "بارثولوميو والأوبليك" ، حيث كادت المادة أن تحدد مصير مملكة ديد.
ما وراء القصص الخيالية ، oobleck هو عنصر أساسي في مختبرات العلوم ودروس ما قبل المدرسة. الآن ، ابتكر الباحثون أول نموذج حاسوب ثلاثي الأبعاد يمكنه التنبؤ بالسلوك الغامض للمادة ، وربما يفتح الأبواب لاستخدامات أكثر خطورة للأوبليك. (سواء كان هذا النموذج سينقذ مملكة ديد أم لا ، فلن نعرف أبدًا.)
قال قائد الدراسة ، كين كامرين ، مهندس ميكانيكي في شركة معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا. أحد الأمثلة ، قال كامرين لـ Live Science ، قد تكون ملابس واقية يمكن أن تتحرك وتتدفق بمرونة ما لم تتعرض لضربة شديدة ، وفي هذه الحالة ستصبح متينة وتتصرف مثل الدرع.
سائل غير عادي
Oobleck هو سائل غير نيوتوني ، وهو مصطلح للسوائل التي تغير اللزوجة (مدى سهولة تدفقها) تحت الضغط. عندما تقوم بتمرير أصابعك ببطء من خلال نشا الذرة والماء ، فإنها تعمل مثل السائل ، ولكنها تطبق قوة سريعة ، وتصلب وتنحني وحتى الدموع.
وقال كامرين "إنه حقًا مثل السائل إذا قمت بتحريكه ببطء ، ولكنه يفعل كل ما تتوقعه من مادة صلبة إذا لعبت به بسرعة".
بعد رؤية حديث علمي عن خصائص oobleck ، أطلق Kamrin وزملاؤه نقاشًا داخليًا "صحيًا جدًا" حول كيفية اختلاف نشا الذرة والمياه عن المواد الرطبة والحبيبية الأخرى. يركز العالم وفريقه عادةً على تدفق الرمال والحصى والمواد الصناعية الأخرى. لكنه قال إن نشا الذرة مختلف إلى حد كبير لأن الجزيئات صغيرة للغاية. جزيئات نشا الذرة هي ميكرون إلى 10 ميكرون ، أصغر من قطر شعرة الإنسان.
وقال كامرين إن الجسيمات بهذا الحجم تكون عرضة لأصغر القوى الحرارية والكهربائية. ونتيجة لذلك ، تتناثر جزيئات نشا الذرة في الماء مع بعضها البعض قليلًا ، متباعدة بقوى ضعيفة جدًا بحيث لا تؤثر على شيء كبير مثل حبة الرمل. تساعد هذه القوة الطاردة على تدفق الملاط ، حيث تفضل الجسيمات طبقة من السوائل بين ذلك الحين. ولكن عند الضغط معًا ، يتولى الاحتكاك وتتحرك الجسيمات مثل مادة صلبة.
صنع نموذج
بدأ كامرين وفريقه بنموذج كمبيوتر من الرمال المبللة التي طوروها بالفعل ، مع إجراء تعديلات على محاكاة نشا الذرة الرطب بشكل أفضل. الأهم من ذلك ، أنهم أضافوا متغيرًا إضافيًا للتنبؤ بعدد حبات نشا الذرة التي تلامس بعضها البعض في منطقة معينة من السائل. هذا المتغير ، الذي يشير إليه كامرين مازحًا بـ "التكتل" ، يسمح للنموذج بتحديد مدى تشابه الأوبلك الصلب أو السائل.
يمكن استخدام هذا النموذج ، الذي تم تلخيصه في 27 سبتمبر في مجلة Proceedings of the National Academy of Science ، لمحاكاة رد فعل الأوبليك على قوى مختلفة ، مثل الضغط بين طبقتين أو ضرب قذيفة. قام الباحثون أيضًا باختبار النموذج باستخدام "عجلة" افتراضية عن طريق تمريره فوق خزان من الأوبلك ، ووجدوا أنه كلما كانت العجلة أسرع ، كلما كان سطح الأوبلك أكثر صلابة.
وقال كامرين إن هذه التجربة تعكس صدى استخدام محتمل للأوبليك كملء مؤقت للحفر. على الطريق ذات السرعة العالية بما يكفي ، يمكن إلقاء كيس من الأوبليك (أو مادة تشبه الأوبليك) في حفرة ، مشوهة لملء الفراغ والانتقال إلى مادة صلبة عند دهسها بواسطة عجلات السيارة.
وقال كامرين إنه مع زيادة اهتمام علماء المواد بخصائص oobleck الغريبة ، فقد يكون النموذج الجديد مفيدًا لاختبار التطبيقات فعليًا.
قال: "يمكنك بشكل أساسي محاولة التصميم على الكمبيوتر باستخدام النموذج ، وبمجرد أن تعتقد أنه لديك البروتوكول المناسب ، يمكنك عمل شيء ما."
نشر في الأصل على علوم حية.
