Origaminin arkasındaki fizik nedir?
Bir kağıdı katlar ve sonra yeni oluşan kırışıklığa baskı uygularsak, kağıdın yüzeyinin kalıcı bir deformasyona uğradığı anlaşılıyor, ancak moleküler ölçekte kağıda tam olarak ne oldu?
Yanıtlar
Temel olarak, kağıttaki liflerin yapısı geri döndürülemez şekilde hasar gördüğü için kağıtta bir katlanma veya buruşma kalacaktır. Bunun nedeni, kağıdın elastik sınırının ötesinde bükülmüş / sıkıştırılmış olmasıdır.
Kimyasal olarak kağıt esas olarak bitki liflerinden elde edilen selülozdan oluşur . Hidrojen bağlarıyla bağlı D-glikoz birimlerine sahip organik bir polimerdir. Bu bağlar, glikoza ait tek hidroksil grubunun oksijen atomu ile bir sonraki glikoz biriminin hidrojen atomu arasında oluşur. Bunlar kağıdın mikroskobik özellikleridir, ancak kağıdı katladığımızda veya Origami yaptığımızda ne olduğunu anlamak için makroskopik olarak neler olduğunu öğrenmek yeterlidir.
Tüm malzemelerde elastik sınır ve plastik bölge vardır . Elastik sınır, bir malzemenin büküldüğü ancak yapısında herhangi bir değişiklik veya hasar olmaksızın orijinal konumuna geri döndüğü noktadır. Malzemenin bu sınırın ötesinde daha fazla deforme olması onu plastik bölgesine götürür. Bu noktada herhangi bir yapısal veya fiziksel değişiklik kalıcı hale gelir ve kağıt orijinal biçimine geri dönmez.
Her malzemenin farklı bir elastik limiti / verimi ve plastik bölgesi vardır. Bir kağıt parçasını hafifçe büktüğünüzü ancak katlamadığınızı veya katlamadığınızı hayal edin. Kağıdı oluşturan bitki lifleri elastik sınırlarını aşmamış olacaktır. Böylece, kağıt tabakayı bırakır bırakmaz, hızla buruşmamış orijinal düz durumuna geri dönecektir. Bununla birlikte, bu kağıdı bir silindire sararsanız ve birkaç dakika tutarsanız, bu liflerin bir kısmı, artık düz durmayacağı için belli olan elastik sınırın ötesine itilecektir ve bunda hafif deformasyonlar meydana gelmiştir. levha.
Şimdi, Origami sırasında yapacağınız gibi bir kağıt parçasını düzgün bir şekilde katladığınızda, kat yeri boyunca bulunan bitki lifleri kağıdın plastik bölgesine itilecek ve katlamanın gerçek çizgisinde bir kırılma noktasına ulaşacaktır. Bunun pratik bir örneği, eğer bir kağıt parçasını katlarsanız, kağıdı katlamanın her iki tarafına da eşit şekilde gererseniz, kağıdın kat yeri üzerinde yırtılacağını fark edeceksiniz (kağıdı "kesmenin" hızlı bir yolu) Makasınız yoksa). Kat daha sonra geri döndürülemez bir şekilde yapısal bir başarısızlık haline gelir ve kağıttaki lifler asla orijinal hallerine geri dönmez.
Yapısının zarar görmesi nedeniyle kağıt o andan itibaren bu kıvrıma sahip olacaktır. Ve katlamayı ne kadar düzleştirmeye çalışırsanız çalışın, asla orijinal durumuna geri dönmeyecektir. Bu nedenle Origami modelleri şekillerini sürekli olarak korurlar.
Kavisli kırışıklıklar bazen origamide kullanılır - pratik bir örnek fast food restoranlarında kullanılan patates kızartması kutusudur. Bununla birlikte, bu tür yapıların mekaniği hakkında çok az şey anlaşılmaktadır. Şimdi, Marcelo Dias, Christian Santangelo ve Massachusetts Üniversitesi, Amherst ve Harvard Üniversitesi'ndeki meslektaşları, kıvrımlı kıvrımlı yapıların fiziğini tanımlayan bir dizi denklem geliştiren ilk kişiler. Ekip, origami'yi daha iyi anlamanın yanı sıra, çalışmanın hem güçlü hem de esnek olan pratik 3B malzemelere yol açacağını umuyor.
Santangelo ve meslektaşları bir yüzüğe odaklandılar çünkü bu, 2B bir yapının kıvrımlı bir kat yeri oluşturarak 3B nesneye nasıl dönüştürülebileceğinin nispeten basit bir örneğidir. Ekip, fizik hakkında temel bir anlayış kazanmak için kağıttan birkaç origami eyeri inşa etti - bunlardan hangi fiziksel özelliklerin kavisli kırışıklığın mekaniğini anlamak için anahtar olduğunu anladılar.
2B sayfadan 3B nesneye geçişin merkezinde, katlandığında halkada oluşan düzlemsel gerilmeler vardır. Bu gerilimler, eyer benzeri bir yapı oluşturmak için kendi etrafına sarılan tabaka tarafından hafifletilir. Halka kesilirse, gerilmeler giderilir ve eyer, daha küçük bir yarıçapla da olsa, düz duran bir halkaya dönüşür.
( Kaynak )