¿Qué tienen en común las rebanadas de pizza, las babosas de mar y un posible diseño para futuros robots de cuerpo blando? Todos tienen superficies con volantes, y los nuevos conocimientos sobre la sorprendente geometría de las superficies con volantes pueden ayudar a una generación futura de energía eficiente y extremadamenterobots flexibles de cuerpo blando se mueven.
Los pliegues complejos de una superficie con volantes como los arrecifes de coral o las hojas de col rizada es una superficie a la que los matemáticos se refieren como una "superficie no lisa y flexionada". Cambia la dirección en la que se dobla.
"La gente ha visto estas superficies hiperbólicas durante 200 años, pero nadie ha pensado en el papel de la suavidad en relación con cómo se mueven estas cosas, su mecánica", dijo el matemático de la Universidad de Arizona Shankar Venkataramani. "Nadie vio una relevancia para estoscosas hasta ahora "
Venkataramani presentará la investigación de su grupo sobre superficies no lisas, babosas marinas y posibles aplicaciones robóticas esta semana en la Reunión de marzo de la American Physical Society en Boston en 2019.
Hasta hace poco, dijo Venkataramani, los físicos generalmente asumían que los adornos naturales ocurren cuando las fuerzas equilibradas entre la flexión y el estiramiento simultáneos de una sábana hacen que la superficie se desmorone. Sin embargo, Venkataramani, en un trabajo reciente con los estudiantes de doctorado John Gemmer y Toby Shearman y hebreoEl físico universitario Eran Sharon, demostró que puede haber superficies no lisas que al mismo tiempo están sin estirar pero con volantes.
"La idea de que estas superficies con volantes no tienen estiramiento en ellas, era completamente contradictoria", dijo.
Y, señaló, la investigación mostró que los cambios de una forma a otra parecen requerir muy poca energía. Esto es clave ya que la capacidad de cambiar la geometría de las superficies tiene grandes implicaciones para su resistencia y, por lo tanto, para actuar sobre el entornoRecoge una rebanada de pizza empapada y crea un desastre, pero "pon una pequeña curvatura y se pone rígida y puedes comerla", dijo.
Habiendo desarrollado las matemáticas para describir estas superficies, su grupo modeló películas delgadas no lisas con seis porciones de arriba hacia abajo y se preguntó cómo se moverían.
"Nos dimos cuenta de que la naturaleza ya resolvió el problema hace millones de años. Algunas babosas marinas y gusanos marinos usan esta geometría para moverse", dijo Venkataramani.
El desafío ahora, dijo, es determinar exactamente cómo se relaciona la marcha distintiva de natación de estos invertebrados marinos de cuerpo blando, como la babosa de mar del bailarín español, con su geometría no lisa.
La respuesta puede proporcionar "una vía potencial para construir robots blandos que sean energéticamente eficientes y extremadamente flexibles", dijo Venkataramani.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionados por Sociedad Estadounidense de Física . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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