Поделиться
Научный подход к вопросам упаковки
Плотная упаковка объектов всегда была предметом исследования физиков и математиков. Еще Иоган Кеплер в 16-м веке высказал гипотезу о том, самой плотной упаковкой является сферическая, и при этом удается заполнить лишь 74% пространства. Только в 1998 г. удалось математически строго доказать гипотезу о том, что кубическая гранецентрированная решетка, в узлах которой расположены сферы, в действительности является наиболее плотной упаковкой этих объектов. Но всегда ли правильная форма и регулярность расположения является гарантией максимальной эффективности (в данном случае - эффективности заполнения объема)? Профессор Пол Чайкин (Paul Chaikin) из Принстонского университета усомнился в этом и поставил простой и изящный эксперимент, который подтвердил правомерность подобных сомнений. Ученые взяли большой сферический сосуд и стали заполнять его одинаковыми сферами (шариками из подшипников) и более сложными геометрическими фигурами - сфероидами и эллипсоидами.Оказалось, что объем сосуда с хаотично расположенными в нем фигурами-сфероидами (в качестве модели взяли конфеты M&M’s) заполняется на 68-71%. А вытянутыми эллипсоидами (напоминающими по форме сигару) и вовсе удалось заполнить сосуд на 74%. Для того, чтобы подтвердить нерегулярной характер расположения заполняющих объектов, применяли метод магнитно-резонансного сканирования.
Профессор Чайкин и его коллеги объясняют этот удивительный результат тем, что сфероиды и эллипсоиды при упаковке могут двигаться в разных направлениях, а сферы могут только вращаться. К тому же у сфероидов и эллипсоидов гораздо больше точек контакта с другими объектами.
Открытие американских ученых может иметь самые различные последствия - от создания новых керамических материалов до разработки способов упаковки товаров в контейнерах, значительно снижающих расходы на их транспортировку.
Источник: по материалам журнала Science и сайта PhysicsWeb.
Короткая ссылка
