Ondulado Contra El Recto: La Física Del Cabello Rizado Se Sacude

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Los investigadores desarrollaron el primer modelo detallado de una hebra 3d de cabello rizado.

Según los investigadores, se creó el primer modelo detallado de una hebra 3D de cabello rizado, un desarrollo que podría ser una bendición para las industrias de animación de películas y computadora.

Anteriormente, los científicos no tenían una forma matemática simple de describir el movimiento del cabello rizado, incluida la forma en que los rizos rebotan a medida que se mueven. Como tal, muchos personajes animados tenían un cabello rígido y recto o que solo se balanceaba de lado a lado. Ahora, los investigadores del MIT, en Cambridge, Massachusetts, y de la Universidad Pierre-et-Marie-Curie (UPMC), en París, están investigando la física del cabello rizado.

Para construir su modelo, los científicos utilizaron varillas flexibles para examinar diversos grados de mal humor. [La misteriosa física de 7 cosas cotidianas]

"Nuestro trabajo no trata con las colisiones de todos los cabellos en la cabeza, lo que es un efecto muy importante para que los animadores controlen un peinado", coautor del estudio Pedro Reis, profesor asistente en el departamento de ingeniería civil y ambiental del MIT., dijo en un comunicado. "Pero caracteriza todos los diferentes grados de curvatura de un cabello y describe matemáticamente cómo cambian las propiedades del rizo a lo largo del arco de un cabello".

Reis originalmente no tenía la intención de descubrir la física del cabello, pero al examinar la curvatura de las varillas delgadas y flexibles en su laboratorio, reconoció las similitudes entre estas curvas y las propiedades que rigen las hebras de cabello rizado que cuelgan de una cabeza.

Los investigadores combinaron sus demostraciones de laboratorio con simulaciones por computadora para identificar varios parámetros clave del cabello rizado: curvatura (como una relación de curvatura a longitud) y peso (como una relación de peso a rigidez). Dé estos parámetros, por ejemplo, si se conocen la curvatura, la longitud, el peso y la rigidez, el modelo de los investigadores puede predecir la forma de un mechón de cabello suspendido por su propio peso.

Reis y sus colegas también examinaron cómo cambiaba la forma de los rizos cuando se alteraban varios parámetros. Si solo una parte de la hebra estaba curvada, los investigadores etiquetaron la estructura 3D como "hélice localizada". Si toda la longitud de la hebra estaba curvada, los investigadores se referían a ella como una "hélice global".

Los rizos pueden cambiar de ganchos 2D a hélices locales 3D a hélices globales 3D a medida que cambian los parámetros, como cuando se mueven las hebras. Además, dado que la fuerza de la gravedad es mayor en la parte superior de un mechón de cabello que en la punta, si el peso de un cabello es demasiado grande para mantener su curvatura natural, el rizo se volverá recto o helicoidal, dependiendo de la longitud del mechón. Y rigidez, explicaron los investigadores.

El modelo podría ayudar a los animadores de computadora a hacer que el cabello rizado se vea más realista en las películas.

"El matemático [Leonhard] Euler derivó por primera vez la ecuación de un cuerpo delgado y elástico, como una hebra de cabello, en 1744", dijo en un comunicado el coautor del estudio Basile Audoly, investigador de UPMC. "Aunque las ecuaciones son bien conocidas, no tienen una solución explícita y, como resultado, es un desafío conectar estas ecuaciones con formas reales".

Más allá del cabello rizado, el modelo podría usarse para predecir las curvas de los tubos, cables o los tipos de tubos de acero utilizados en la industria del petróleo, dijeron los investigadores.

"Creemos que las tuberías de acero son agradables y rectas, pero generalmente en algún momento se están envolviendo alrededor de algo", dijo el autor principal del estudio, James Miller, investigador asociado de Schlumberger-Doll Research y ex alumno graduado del MIT, en una entrevista. declaración. "Y en las grandes dimensiones, son tan flexibles que es como tú y yo lidiando con un fideo de espagueti".

Los hallazgos detallados se publicaron el 13 de febrero en la revista Physical Review Letters.

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