Experimentele dau de înțeles de ce cuiburile de păsări sunt atât de rezistente

Pentru a-și construi cuibul, o pasăre nu va alege orice crenguță veche. Cumva, păsările aleg materialul care va crea un cuib confortabil și robust.

„Acest lucru este total mistificator pentru mine”, spune fizicianul Hunter King de la Universitatea Akron din Ohio. Păsările par să aibă un simț pentru modul în care proprietățile unui băț individual se vor traduce în caracteristicile cuibului. Această relație „este ceva ce nu știm să prezicem în niciun fel”, spune King.

Un cuib de pasăre este o versiune specială a unui material granular: o substanță, cum ar fi nisipul, alcătuită din multe obiecte mai mici (SN: 4/30/19). King și colegii săi au combinat experimente de laborator și simulări pe calculator pentru a înțelege mai bine ciudățeniile materialelor granulare asemănătoare cuiburilor, raportează cercetătorii într-un studiu care va apărea în Physical Review Letters.

În cadrul experimentelor, un piston a comprimat în mod repetat 460 de tije de bambus împrăștiate în interiorul unui cilindru. Simulările pe calculator permit cercetătorilor să analizeze punctele în care bastoanele s-au atins, ceea ce este esențial pentru înțelegerea materialului, spune echipa.

Cu cât mai multă forță aplicată de piston asupra pilonului, cu atât pilonul a devenit mai rigid, ceea ce înseamnă că a rezistat la deformări suplimentare. Pe măsură ce pistonul a forțat în jos, bețele au alunecat unele împotriva altora, iar punctele de contact dintre ele s-au rearanjat. Acest lucru a întărit grămada, permițând formarea unor puncte de contact suplimentare între bețe, ceea ce le-a împiedicat să se îndoaie în continuare, au arătat simulările.

Modificările în rigiditatea grămezii păreau să rămână în urma mișcării pistonului, un fenomen numit histerezis. Acest efect a făcut ca pilonul să fie mai rigid atunci când pistonul împingea înăuntru decât atunci când materialul ricoșa înapoi pe măsură ce pistonul se retrăgea. Simulările sugerează că histerezisul a apărut deoarece frecarea inițială dintre bețe trebuia să fie depășită înainte ca punctele de contact să înceapă să se rearanjeze.

Dincolo de cuiburile de păsări, această cercetare ar putea fi aplicată și altor materiale realizate din aranjamente dezordonate de fibre lungi, cum ar fi pâsla. Cu o mai bună înțelegere a calităților fizice ale unor astfel de materiale, inginerii ar putea să le folosească pentru a crea noi structuri concepute pentru a proteja nu numai ouăle de pasăre, ci și alte încărcături pe care oamenii le consideră prețioase.