Мы сталкиваемся с этими вещами почти каждый день, но редко задумываемся, почему они происходят.
Механизм электростатики при поглаживании кошки
Каждый хоть раз в жизни сталкивался со статическим электричеством. Когда поправлял синтетический плед или поглаживал домашнего любимца. Впервые статическое электричество наблюдал древнегреческий философ Фалес Милетский. В 600 году до н. э. он описал это явление, происходящее при натирании янтаря мехом, который затем притягивал пыль. До сих пор наука не могла полностью объяснить механизм его возникновения. И вот, в сентябре 2024 года, американские ученые раскрыли эту тайну. Теперь ученые, наконец, могут ответить, почему кошка «бьется током», когда ее усиленно гладят.
Первую часть головоломки исследователи Северо-Западного университета Чикагского города Эванстон разгадали еще в 2019 году. Они выяснили, что наноразмерные деформации на поверхности объекта и процесс скольжения по ней другого объекта играют главную роль в создании электрических зарядов. Ученые обнаружили, что из-за этих деформаций в процессе скольжения одного объекта по другому, например, руки по спине кошки, накапливаются различные электрические заряды. Этот ток и создает вызванный статическим электричеством разряд, когда заряженный объект встречается с другой поверхностью. Особенно в условиях низкой влажности.
Оптимальная форма бокала для холодного пива
В октябре 2024 года профессор термических и жидкостных наук Федерального университета Сан-Жуан-дель-Рей в Бразилии рассчитал оптимальную форму пивного бокала. В правильном стакане напиток дольше остается холодным. Клаудио Пеллегрини начал эту работу, чтобы продемонстрировать студентам, как физические и математические знания могут применяться в реальной жизни для решения ежедневных задач.
Профессор не учитывал внешние факторы: тип используемого стекла или тепло руки, держащей стакан. Он сосредоточился на форме бокала для определения скорости теплопередачи. Также ученый взял изолированное основание, которое гарантировало теплоотдачу только сверху и по бокам. Пеллегрини составил математическую модель бокала с плавной кривой, закрепленной вокруг вертикальной оси. Со стандартной высотой, радиусом и соотношением основания и верха. Профессор установил одну начальную температуру пива для всех испытуемых моделей и учел термическое сопротивление стекла. Так он рассчитал, что оптимальная форма для пивного бокала — с небольшим дном, которое становится шире по мере приближения к верху.
Классификация бумаги по травмоопасности
Многие хоть раз сталкивались с бумажными порезами. Ситуация крайне неприятная и болезненная, несмотря на микроскопический масштаб повреждения. В августе 2024 года ученые из Технического университета Дании подошли к этой проблеме со всей серьезностью. Они классифицировали типы бумаги по вероятности получения травмы. По их словам, исследование снизит количество неожиданных порезов — люди узнают врага в лицо и будут внимательнее обращаться с «особо опасной» бумагой.
При создании научной работы ни один физик не пострадал — ученые использовали баллистический желатин, как аналог человеческой кожи. В первую очередь они выяснили, что на травмоопасность влияет толщина, прочность бумаги и угол, под которым происходит порез. Маловероятнее всего травмирует тонкая бумага — она скорее согнется при взаимодействии. Толстая бумага тоже режет редко, ее поверхность распределяет давление на более широкую площадь. Самыми опасные виды находятся ближе всего к нам. Это листы средней толщины: офисная бумага, газеты, стикеры для заметок, журналы. Менее опасны салфетки и фотобумага.
Самой опасной толщиной оказалась 65±5 микрометров. А для того, чтобы порез случился, бумага должна быть наклонена. Наибольшая вероятность порезаться приходится на угол взаимодействия 20 градусов.
Причины закручивания бумаги при печати
Еще одна бумажная тайна наконец-то разгадана. Первый принтер появился в 1914 году. И только в январе 2024 года Александр Маас и Ульрих Хирн из Грацского технического университета Австрии выяснили причины закручивания бумаги после струйной печати.
Исследователи нанесли на листы бумаги формата А4 обычную воду и чернила с содержанием воды и глицерина. А затем наблюдали за их поведением в течение недели с помощью лазерного сканера. Бумага, обработанная водой, перестала деформироваться уже через сутки, тогда как листы с чернилами продолжали изгибаться всю неделю.
Оказалось, что причина в глицерине: он испаряется медленнее воды и постепенно мигрирует с обработанной стороны бумаги на противоположную. Так целлюлозные волокна набухают на чистой стороне и сжимаются на обработанной, что усиливает скручивание.
Для борьбы с этим неприятным явлением авторы предложили изменить волокна бумаги, уменьшить градиент влажности во время печати или разработать способ сушки, ослабляющий скручивание. А еще регулировать сгибание листов прямо в принтере.
Ранее Наука Mail рассказывала про главные научные открытия 2025 года.