Secret of Snapping Spaghetti in Slow Motion - Smarter every day 127

[Destin] Das sieht gut aus. Super! Hallo, ich bin's, Destin. Willkommen zurück zu "Smarter Every Day" Heute werde ich euch etwas faszinierendes zeigen. Wenn man eine normale, ungekochte Spaghetti in die Hand nimmt – du kannst das zu Hause selbst tun – und du sie biegst, bis sie bricht, dann passiert nicht, was du denkst das passieren sollte. Es zerbricht nicht in zwei Stücke, sondern in drei. Das passiert fast jedes Mal. Siehst du das? Das ist aus der Mitte herausgebrochen. Heute werden wir bei "Smarter Every Day" warten, bis die Kinder ihr Abendessen beenden und dann werden wir die Phantom V1610 auspacken und das mit einer viertel Millionen Bildern pro Sekunde aufnehmen. Und wir werden das Geheimnis aufdecken, warum Spaghetti so zerbricht, wie sie zerbricht. Du wirst "Smarter Every Day". Wenn du nicht schon in die Küche gerannt bist, dann tu es jetzt. Schnapp dir ein paar Spaghetti und setzt die Schutzbrille auf, denn jetzt kommt Wissenschaft. Nimm ein Spaghetti nach dem anderen an den Enden und biege sie, bis sie zerbrechen. Dir wird auffallen, dass der Großteil in mehr als zwei Stücke zerbricht. Vielleicht denkst du jetzt, dass das keine große Sache ist. Aber es ist eine wirklich grosse Sache. Siehst du, es ist wirklich einfach zu verstehen, warum ein Stab in zwei Stücke zerbricht, wenn man ihn biegt. Der untere Teil wird zusammengedrückt, während der obere Teil gespannt wird. Wenn die Spannung oben die maximal mögliche Spannungsbelastung übersteigt, reißt es entzwei und du hast zwei Stücke des Stabs. Also, warum ist Spaghetti anders? Etwas anderes passiert hier. Der simple Prozess, Spaghetti entzwei zu brechen, hat brilliante Wissenschaftler für Jahre zum ratlos gelassen. Richard Feynman eingeschlossen, der, wie ihr vielleicht wisst, einer der theoretischen Physiker des Manhattan Projekts war und außderm den Nobelpreis für Physik in 1965 gewonnen hat. Jeder stimmt zu, dass Richard Feynman ein Genie war, es überrascht also nicht, dass seine Theorie, wieso Spaghetti in mehrere Teile zerbrechen, eine Menge Sinn ergibt. Wenn ihr es in der Zwischenzeit selbst ausprobiert habt, wisst ihr, dass wenn ihr sie zerbrecht ihr eine Vibration in euren Fingern spürt. Er vermutete, dass diese Vibration, falls sie signifikant genug sei, die restliche Spaghetti ausreichend anregen könnte, sodass es eine sekundäre Fraktur entlang des Stabs zur Folge hat. Um diese Theorie zu testen, haben sich Feynman und ein Freund entschieden, Spaghetti unter Wasser zu zerbrechen, um diese Vibration zu dämpfen. Mit Überraschung stellten sie fest, dass selbst wenn sie die Spaghetti unter Wasser zerbrachen, sie immer noch in mehrere Teile zersplitterte. Und hier sind wir. Wenn ein cleverer Kerl wie Richard Feynman das nicht rausbekommt, was haben wir dann für eine Chance? Wir werden das ganze also in meiner Küche angehen. Und das ist der Plan. Meine Frau hat auf meine Bitteeine Reihe unterschiedlicher Pasta für mich gekauft. Ich habe sie ausgepackt und wir werden ein Experiment mit dieser Hochgeschwindigkeitskamera, einer Phantom V1610, durchführen. Wir haben eine Lampe aufgebaut und werden hier sitzen, Paste zerbrechen und beobachten. Ich habe das Internet durchsucht und die schnellsten Aufnahmen zu Forschungszwecken, die ich finden konnte, waren 4000 Bilder pro Sekunde. Um die Wissenschaft also voranzubringen, werden wir mit mindestens 18.000 Bilder pro Sekunde beginnen. Was uns sicherlich Aufschluss liefern sollte, stimmt's? [Destin] Woah. Das war schnell. Ok, ich konnte nicht mal ausmachen, welcher Bruch zuerst kam. Wir vergrößern es und gehen Bild für Bild. Ja, viel zu schnell. Beide Brüche scheinen zum gleichen Zeitpunkt zu geschehen. Lasst uns ein anderes Stück anschauen, das in noch mehr Teile zerbricht, um zu sehen, ob es mehr Aufschlüsse liefert. Was?! Als würden alle Brüche zur exakt gleichen Zeit geschehen, was ziemlich verrückt ist, weil wir und hier in eine Zeitfenster weit unter einer Millisekunde befinden. Ich bin mir nicht sicher, was die Wissenschaftler bei 4.000 Bildern pro Sekunde gesehen haben, aber ich sehe es nicht. Lasst uns das Teil also auf 40.000 Bilder pro Sekunden stellen, was 10 mal so schnell ist, wie jeder wissenschaftliche Artikel ist, den ich gelesen habe. Hmm. Ok. Wir fangen langsam an etwas zu lernen. Ich kann zumindest mal ausmachen, dass die rechte Seite zuerst gebrochen ist. Aber beide scheinen immer noch innerhalb von 100 Mikrosekunden aufeinander zu passieren, was wirklich ziemlich schnell ist. Lasst uns außerdem auf die Rotationsrichtung der gebrochenen Teile achten. Lasst uns ein anderes anschauen, um zu sehen, ob Vibration irgendeine Rolle für die zweite Fraktur spielt. Nein. Tatsächlich wirkt es so, als würden die längeren Stangen nicht ein mal auf der gleichen Zeitskala vibrieren. Aber hier haben wir etwas. Wenn ihr auf die kleineren Bruchstücke achtet, scheinen sie immer vom ersten Bruch weg zu rotieren. Das andere Ende rotiert jedoch allem Anschein nach abwärts. Als würde die Spaghetti versuchen sich selbst wieder gerade zu machen sie aber ihre eigene Masse nicht überkommen kann. Schnallt euch an, denn jetzt gehen wir auf eine viertel Millionen Bilder pro Sekunde. Man, wir mussten echt ganz schön viel schneller werden, als ich dachte, um die Antwort zu bekommen, aber hier ist sie. Ich meine, es ist keine Vibration. Es ist die Biegung der Spaghetti, während sie sich gerade richtet. Denkt mal so darüber nach. Auf die ganze Spaghetti wirk Drehkraft, stimmt's? Aufgrund dieser Drehkraft biegt sie sich zu einer Kurve. Und sobald sie bricht, ist die Seite an der Bruchstelle frei von dieser Drehkraft. Aber in der Stange befindet sich nach wie vor diese Gegen-Drehkraft. Es fängt also an sich von links beginnend wieder gerade zu biegen, indem es nach oben rotiert und auf dem Weg gerade wird. Weil der linke Teil bereits gerade ist und der rechte Teil immer noch gebogen ist, ist der Punkt, an dem sie sich treffen, jetzt um so mehr gekrümmt, was die Spaghetti dazu bringt, sich über denen minimalen Versagensradius zu biegen. Das resultiert in einem Bruch. Als würde eine Seite die Nachricht nicht schnell genug bekommen. Würde sich die gesamte Stange auf einmal entspannen, wäre alles in Ordnung, aber das tut sie nicht. Sie bricht sie im Prozess selbst auseinander. Mit jedem neuen Bruch passiert das ganze von vorne. Dieses Phänomen nennt sich "kaskadierende Fraktur". Bis vor kurzem war die Mathematik hinter diesem Phänomen nicht sehr gut verstanden. Aber ich habe eine sehr coole französische Publikation zu diesem Thema gefunden, sowie eine klasse Simulation von ein paar norwegischen Petroleum Ingenieuren. Aber meines Wissens nach liefert das Video, das wir gerade gesehen haben, mehr Einblicke in dieses physikalische Phänomen als alles andere, das jemals getan wurde. Wir haben das ganze halt mit einer viertel Millionen Bildern pro Sekunde gemacht, was faszinierend ist. Da habt ihr es also. Das Geheimnis, wieso das Zerbrechen von Spaghetti nicht nur ein Party-Trick ist. Das nächste mal, wenn ihr Spaghetti kocht, seid also vorsichtig, denn ihr befindet euch an der Schwelle des wissenschaftlichen Wissens. Vielen Dank also, dass ihr diese Episode von "Smarter Every Day" geschaut habt. Wenn ihr gerne ein Buch über all die Dinge, die Richard Feynman studiert hat, hättet, empfehle ich euch ein Audible Hörbuch namens "Surely You're Joking, Mr. Feynman!". Ich höre es mir gerade an und es ist echt gut. Wenn ihr "Smarter Every Day" unterstützen möchtet, geht auf audible.com/smarter und ladet euch "Surely You're Joking, Mr. Feynman!" runter und ihr würdet damit "Smarter Every Day" unterstützen, was ich sehr zu schätzen wissen würde. Ich danke euch also vielmals. Ich bin Destin, ihr werdet "Smarter Every Day", macht's gut. [Kind] Woo! [Destin] Habt ihr schon mal von Richard Feynman gehört? [Kinder] Nein, keine Ahnung. – Kein Ahnung? – Ich habe keine Ahnung wer er ist, aber er hört sich ganz ok an. – [lacht] Naja, das ist er. Er ist ein bisschen anders als Papa, aber er ist ein ziemlich schlauer, cooler Kerl. Drei. Mindestens vier. Ich hoffe dieses Video hat euer Abonnement verdient. Falls nicht, genießt einfach diesen verwirrten Fisch. Danke.