إذا وضعت كرة صلبة على سطح مائل صلب بالمثل ، فإن الجاذبية ستؤدي إلى انخفاض السطح المذكور. ولكن ماذا يحدث إذا كان السطح ، أو الطائرة ، رأسيًا تمامًا؟ كان الباحثون قد افترضوا سابقًا أنه بدون دفعة أولية ، فإن الكرة ستنخفض ببساطة إلى الأرض دون التدحرج. ومع ذلك ، أعادت الأبحاث الجديدة تعريف هذا الاعتقاد-على النحو الافتراضات الطويلة في مجال الفيزياء.
كشف باحثو جامعة واترلو عن السيناريو الدقيق اللازم لجعل الكرة تتدحرج من طائرة عمودية دون تدخل جسدي. على الرغم من أن هذه الملاحظة المتخصصة قد تبدو منفصلة عن الحياة اليومية ، فقد يكون لها تطبيقات مفيدة لاستكشاف المناطق التي يصعب الوصول إليها مثل الأنابيب والكهوف وحتى المساحة.
وقال سوشانتا ميترا ، المدير التنفيذي لمعهد واترلو لتكنولوجيا النانو ، في بيان جامعي: “عندما رأينا ذلك يحدث لأول مرة ، كنا بصراحة في الكفر”. يصف الباحثون اكتشافهم بأنه تحدٍ لـ “فهمنا الأساسي للفيزياء”. لقد “فحصوا كل شيء مزدوجًا لأنه بدا أنه يتحدى الحس السليم. كان هناك إثارة في المختبر عندما أكدنا أنه لم يكن صدفة وأن هذا كان رائحة رأسية حقيقية.”
اشتعلت ميترا وزملاؤه بشكل غير متوقع الدوران الرأسي مع الكاميرات عالية السرعة ، وشرحوا اكتشافهم في دراسة نشرت في أبريل في مجلة Soft Matter.
في تجربتهم ، يعتمد المتداول العمودي على توازن دقيق من النعومة-المعرّفة بشكل محدد على أنه مرونة-بين كرة صغيرة وسطح عمودي بحجم الهاتف المحمول. عندما كانت المجالات صلبة للغاية ، سقطت ببساطة على الأرض. من ناحية أخرى ، عندما كانت ناعمة للغاية ، فإنها إما انزلق دون التدحرج ، أو تمسكوا بالطائرة. ولكن كرة حول ناعم مثل الدب الصمغية تلقائيًا أسفل سطح رأسي يعادل وسادة ماوس إسفنجية بسرعة حوالي 0.039 بوصة (ملليمتر واحد) كل ثانيتين ، كما هو موضح في البيان.
“المفتاح هو أنه أثناء لفه ، يتغير الكرة قليلاً في نقطة التلامس” ، أوضح ميترا. “تعمل الحافة الأمامية كشرطة إغلاق ، في حين أن الحافة الخلفية تعمل مثل فتحها. هذا التباين يخلق عزم دوران كافيًا ، أو قبضة ، للحفاظ على المتداول دون الالتصاق أو السقوط تمامًا.”
يمكن أن يكون لنتائج الفريق آثار عملية على إنشاء روبوتات ناعمة يمكنها توسيع الجدران الرأسية لاستكشاف أو مراقبة البنية التحتية التي يتعذر الوصول إليها والبيئات الطبيعية داخل وخارج الأرض. “هذا يفتح طريقة جديدة تمامًا للتفكير في الحركة على الأسطح الرأسية” ، تابع ميترا. “في الوقت الحالي ، تقتصر الروبوتات والمركبات على الأسطح الأفقية أو المائلة قليلاً. هذا الاكتشاف يمكن أن يغير ذلك.”