นิ้วของคุณมีพลังมากกว่าแขนเหยือกเบสบอล BY เอลาน่า สปิแว็ก | เผยแพร่เมื่อ 17 พ.ย. 2564 08:13 น. ศาสตร์
สแน็ปใช้เวลาเพียงเจ็ดมิลลิวินาที แต่มันเป็นการเคลื่อนไหวที่มีพลังKRAKENIMAGES.COM/DEPOSIT PHOTOS
หากคุณเคยดูหนังเรื่องใดเรื่องหนึ่งจากอเวนเจอร์สพวกเขาอาจเป็นแรงบันดาลใจให้กับคำถามทางวิทยาศาสตร์ เช่น ชุดของไอรอนแมนจะมีอยู่จริงหรือไม่? การเดินทางข้ามเวลามีจริงหรือไม่? ทำไมบรูซ แบนเนอร์ถึงไม่มีรอยแตกลายทุกที่?
สำหรับนักฟิสิกส์กลุ่มหนึ่ง มันทำให้เกิดคำถามว่า
ฟิสิกส์ของการดีดนิ้วคืออะไร? คำถามเกิดขึ้นอย่างแม่นยำเมื่อวายร้ายธานอสดีดนิ้วขณะสวมถุงมือ Infinity Gauntlet อันทรงพลังในAvengers: Infinity War (2018) คนๆ หนึ่งสามารถสแน็ปช็อตได้สำเร็จในขณะที่สวมใส่อุปกรณ์สำหรับงานหนักอย่าง Infinity Gauntlet หรือไม่?
นักฟิสิกส์ผู้อยากรู้อยากเห็นซึ่งอยู่ที่โรงเรียนวิศวกรรมเคมีและชีวโมเลกุลของจอร์เจียเทคและวิทยาลัยฮาร์วีย์มัดด์ได้ตีพิมพ์ผลการวิจัยของพวกเขาเมื่อวันอังคารในวารสาร Journal of the Royal Society Interfaceและในการทำเช่นนั้นได้ให้แสงสว่างถึงพลังของนิ้วมือแม้จะไม่มีถุงมือ Infinity Gauntlet ในความเป็นจริง นักวิจัยพบว่า การเคลื่อนไหวนี้ทำให้เกิดความเร่งในการหมุนสูงสุดเท่าที่มนุษย์เคยพบมา เร็วกว่าแขนเหยือกของเมเจอร์ลีกเบสบอลเกือบสามเท่า และดาวเด่นของรายการที่ทำให้สามารถเร่งความเร็วรอบสูงนี้ได้? แรงเสียดทาน
“คุณได้ข้อมูลเช่น ‘โอ้ เรากำลังตี 1.6 ล้านองศาต่อวินาที ควันศักดิ์สิทธิ์ นี่เป็นช่วงเวลาที่ค่อนข้างรวดเร็ว” Saad Bhamlaศาสตราจารย์แห่ง Georgia Tech ผู้ดูแลการศึกษานี้กล่าว “เราจำเป็นต้องตรวจสอบว่าเราสามารถสร้างความเร่งที่สูงมากได้”
ความเร่งในการหมุนไม่ได้พิจารณาแค่ความเร็วที่บางสิ่งเคลื่อนที่เท่านั้น แต่ยังคำนึงถึงส่วนโค้งที่เคลื่อนที่ด้วย ตัวอย่างเช่น แขนของเหยือกทำให้เกิดส่วนโค้ง และความเร่งในการหมุนจะดูที่มุมที่เกิดจากจุดเริ่มต้นและจุดสิ้นสุดของส่วนโค้งนั้น การสแนปอาจดูเหมือนไม่ใช่เรื่องใหญ่ แต่ก็รวดเร็วอย่างน่าประทับใจ สแน็ปใช้เวลาเพียงเจ็ดมิลลิวินาทีเมื่อเทียบกับการกะพริบตาเพียงชั่วครู่ 150 มิลลิวินาที ความเร่งในการหมุนของมันแตะ 1.6 ล้านองศาต่อวินาทียกกำลังสอง ซึ่งหมายความว่าส่วนโค้งเล็กๆ ที่นิ้วกลางสร้างขึ้นในการเดินทางที่รวดเร็วนั้นครอบคลุม 1.6 ล้านองศาของมุมต่อวินาที
การดำเนินการทั้งหมด ตั้งแต่การดึงนิ้วหัวแม่มือ
และนิ้วกลางเข้าหากัน ไปจนถึงเมื่อนิ้วหย่อนคล้อยหลังการสแนป ทำให้มือกลายเป็นระบบทางกายภาพ ตามที่เอกสารของทีมอธิบาย นั่นหมายความว่าทุกส่วนของมือที่ใช้ในการผลิตสแน็ปอินทำงานแยกจากกันแต่ทำงานประสานกัน เหมือนกับชิ้นส่วนของเครื่องจักร มือของคุณจะกลายเป็นระบบกระตุ้นด้วยสปริงแบบใช้สลัก (LaSMA) ระบบเหล่านี้สามารถผลิตพลังงานมหาศาลได้ในขนาดที่เล็กมาก: มอเตอร์จะโหลดพลังงานศักย์ลงในระบบสปริงที่ยึดไว้กับที่ด้วยสลัก เมื่อคลายสลัก พลังงานศักย์ที่เก็บไว้ระหว่างสปริงและสลักจะเปลี่ยนเป็นพลังงานจลน์ในการเคลื่อนที่แบบระเบิดและเร็วมาก สิ่งมีชีวิตอื่นๆ เช่น ตั๊กแตนตำข้าวและมดกรามดักยังมีระบบ LaSMA ที่ช่วยให้พวกมันเคลื่อนไหวได้ ทรงพลังพอๆ กับสแน็ปช็อตของเรา
ทีมงานทำแผนที่ระบบ LaSMA ไว้บนมือที่หัก กล้ามเนื้อแขนทำหน้าที่เป็นกลไกขับเคลื่อนพลังงานศักย์เข้าไปในเอ็นนิ้ว ซึ่งกลายเป็นสปริง สลักไม่ใช่นิ้วโป้งเดี่ยวหรือนิ้วกลาง แต่เป็นการเสียดสีระหว่างนิ้วกลางกับปลายนิ้วหัวแม่มือ การเสียดสีนี้มีบทบาทสองประการในไดนามิกของสแน็ป สร้างสลักในขณะที่ขัดขวางการปลดสลัก หากคุณชูนิ้วโป้งและนิ้วกลางเข้าหากันในตำแหน่งเตรียมสแนป คุณจะสัมผัสได้ถึงพลังงานที่อาจบีบออกมาจากข้อมือและข้อนิ้วขณะที่ปลายนิ้วของคุณเกร็ง
[ที่เกี่ยวข้อง: อะไรคือผลึกแห่งกาลเวลา และทำไมนักฟิสิกส์ถึงหมกมุ่นอยู่กับพวกมัน?]
การเคลื่อนนิ้วโป้งและนิ้วกลางไปในทิศทางตรงกันข้ามโดยใช้ความพยายามมากพอ เท่ากับว่าคุณได้เอาชนะการเสียดสีของผิวหนังที่ดึงนิ้วเข้าหากันชั่วคราว และพลังงานศักย์ทั้งหมดที่สะสมอยู่ในเส้นเอ็นของนิ้วจะระเบิดออกมาเป็นพลังงานจลน์ นิ้วกลางดันไปที่ด้านล่างของฝ่ามือ ซึ่งเมื่อกระทบแล้วจะทำให้เกิดสแน็ปช็อต เป็นแบบนั้น.
ทีมงานของ Bhamla ได้สำรวจตัวแปรต่างๆ ในระบบนี้ เช่น การเสียดสีและการกดทับระหว่างปลายนิ้ว พวกเขาพยายามดีดนิ้วด้วยปลายนิ้วที่เนียนเหมือนโลชั่นทามือ และในขณะที่สวมสารยับยั้ง เช่น ถุงมือยางและปลอกมือโลหะ (อะนาล็อกที่ใกล้เคียงที่สุดกับปลายนิ้วของ Infinity Gauntlet)
“เราต้องการโซน Goldilocks นี้ เพราะมีแรงเสียดทานน้อยเกินไป คุณไม่สามารถโหลดพลังงานได้เพียงพอ” Bhamla กล่าว “แต่ถ้าคุณมีแรงเสียดทานสูงเกินไป คุณยังคงต้องมีการเคลื่อนไหวแบบไดนามิกนี้ในการเลื่อนผ่านกันและกัน”
แม้ว่าโครงการนี้เป็นโครงการสัตว์เลี้ยงสำหรับทีม แต่การสังเกตของพวกเขาอยู่ที่จุดตัดของฟิสิกส์และวิศวกรรม ตัวอย่างเช่น คุณเคยพยายามปลดล็อกสมาร์ทโฟนด้วยปลายนิ้วเปียกหรือไม่? การดูบทบาทของการเสียดสีอาจส่งผลต่อวัสดุศาสตร์และสิ่งที่เราถืออยู่ทุกวัน
“นิ้วหักเป็นการเคลื่อนไหวที่สูง เร็ว และรุนแรงมาก ซึ่งช่วยให้เรามองเข้าไปในขอบเขตของแป้นนิ้วเหล่านี้ได้” Bhamla กล่าว
หากคุณยังไม่รู้วิธีถ่ายภาพนิ่ง ก็ไม่มีอะไรมากที่ Bhamla สามารถช่วยได้ เมื่อถูกถามถึงสูตรวิธีทำสแน็ปช็อตที่สมบูรณ์แบบ เขาก็ตอบคำถามของตัวเอง “ทำไมเราถึงยิงได้? เช่น วิวัฒนาการของฟังก์ชันทางชีวภาพคืออะไร?” ยังต้องรอดูกันต่อไปว่าสิ่งมีชีวิตอื่นๆ ที่มีนิ้วโป้งตรงข้ามจะหักได้หรือไม่ แต่นั่นอาจเป็นปริศนาชิ้นต่อไป
