Wavy Vs. Straight: Physics Of Curly Hair Teased Out

{h1}

Onderzoekers ontwikkelden het eerste gedetailleerde model van een 3d-streng krullend haar.

Het eerste gedetailleerde model van een 3D-streng krullend haar is gecreëerd, een ontwikkeling die een zegen kan zijn voor de film- en computeranimatie-industrie, aldus onderzoekers.

Eerder hadden wetenschappers geen eenvoudige wiskundige manier om de beweging van krullend haar te beschrijven, inclusief de manier waarop krullen stuiteren terwijl ze zich verplaatsen. Als zodanig hadden veel geanimeerde personages haar dat ofwel stijf recht was of alleen van de ene naar de andere kant zwaaide. Onderzoekers van het MIT in Cambridge, Massachusetts en de Université Pierre-et-Marie-Curie (UPMC) in Parijs pesten de fysica van krullend haar.

Om hun model te bouwen, gebruikten de wetenschappers flexibele staven om verschillende graden van curiteit te onderzoeken. [The Mysterious Physics of 7 Everyday Things]

"Ons werk gaat niet in op de botsingen van alle haren op een hoofd, wat een zeer belangrijk effect is voor animators om een ​​kapsel te controleren," studeert mede-auteur Pedro Reis, een assistent-professor in de afdeling civiele en milieutechniek van het MIT, zei in een verklaring. "Maar het kenmerkt alle verschillende graden van rondingen van een haar en beschrijft wiskundig hoe de eigenschappen van de krul veranderen langs de booglengte van een haar."

Reis was oorspronkelijk niet van plan om de fysica van haarharen te achterhalen, maar toen hij de kromming van dunne, flexibele staven in zijn lab onderzocht, herkende hij overeenkomsten tussen deze rondingen en de eigenschappen die strengen krullend haar aan een hoofd hadden.

De onderzoekers combineerden hun labdemonstraties met computersimulaties om verschillende belangrijke parameters van krullend haar te identificeren: kromming (als een verhouding tussen kromming en lengte) en gewicht (als een verhouding van gewicht tot stijfheid). Geef deze parameters - bijvoorbeeld als de kromming, lengte, het gewicht en de stijfheid bekend zijn - het model van de onderzoekers kan de vorm voorspellen van een haarlok die onder zijn eigen gewicht hangt.

Reis en zijn collega's hebben ook onderzocht hoe de vorm van krullen veranderde toen verschillende parameters werden gewijzigd. Als slechts een deel van de streng gekruld was, bestempelden de onderzoekers de 3D-structuur als een "gelokaliseerde helix". Als de hele lengte van de draad gekruld was, noemden de onderzoekers het een 'globale helix'.

Krullen kunnen veranderen van 2D-hooks naar 3D-lokale helixen naar 3D-globale helixen als de parameters veranderen, zoals wanneer de strengen bewegen. Bovendien, omdat de zwaartekracht groter is aan de bovenkant van een haar dan aan de punt, als het gewicht van een haar te groot is om de natuurlijke curiteit te behouden, zal de krul recht of schroefvormig worden, afhankelijk van de lengte van de streng en stijfheid, legden de onderzoekers uit.

Het model kan computeranimators helpen om krullend haar er realistischer uit te laten zien in films.

"De wiskundige [Leonhard] Euler ontleende voor het eerst de vergelijking voor een slank elastisch lichaam - zoals een haarlok - in 1744," studeerde co-auteur Basile Audoly, een onderzoeker bij UPMC, zei in een verklaring. "Hoewel de vergelijkingen algemeen bekend zijn, hebben ze geen expliciete oplossing en als gevolg daarvan is het een uitdaging om deze vergelijkingen met echte vormen te verbinden."

Naast krullend haar, kan het model worden gebruikt om de bochten van buizen, kabels of de soorten stalen buizen die worden gebruikt in de olie-industrie te voorspellen, aldus de onderzoekers.

"Wij zien stalen buizen als mooi en recht, maar meestal worden ze ergens ingepakt", aldus hoofdonderzoeker James Miller, een onderzoeksmedewerker bij Schlumberger-Doll Research en een voormalig MIT-student, zei in een uitspraak. "En op grote schaal zijn ze zo flexibel dat het is alsof jij en ik te maken hebben met een slappe spaghetti-noedel."

De gedetailleerde bevindingen werden op 13 februari gepubliceerd in het tijdschrift Physical Review Letters.

Volg Denise Chow op Twitter @denisechow. Volg WordsSideKick.com @wordssidekick, Facebook & Google+. Oorspronkelijk artikel over WordsSideKick.com.


Video Supplement: Brawl in the Arches | Critical Role RPG Episode 76.




WordsSideKick.com
Alle Rechten Voorbehouden!
Reproductie Van Materialen Toegestaan Alleen Prostanovkoy Actieve Link Naar De Site WordsSideKick.com

© 2005–2019 WordsSideKick.com