Het is een uitdaging die mensen al jarenlang bezighoudt: houd een stuk droge spaghetti aan beide kanten vast, buig het tot het breekt, en tel het aantal nieuwe stukjes.
Als het je op een feestje weleens is gelukt om de spaghetti in tweeën te breken, dan a) moet je naar betere feestjes gaan en b) bevind jij je in een select gezelschap.
Je kunt natuurkundige Richard Feynman bedanken voor het curieuze experiment. Hij besteedde in de jaren vijftig vele avonden aan de vraag waarom de spaghetti altijd in meer dan twee stukken breekt.
In 2005 werd er pas een antwoord gevonden. De Franse wetenschappers Basile Audoly en Sebastien Neukirch ontdekten dat trillingen die ontstaan bij het buigen en breken van de droge spaghettisliert, ervoor zorgen dat de spaghetti daarna nog een keer breekt.
Ze ontvingen voor hun werk zelfs een Ig Nobelprijs, waarmee onderzoek wordt onderscheiden dat mensen laat lachen, maar ook aan het denken zet.
De volgende kans op onderzoekssubsidie wetenschappelijke uitdaging was natuurlijk om uit te vogelen hoe je de spaghetti in twee stukken kunt breken.
Ronald Heisser, masterstudent aan de Cornell Universiteit, en Edgar Gridello hadden nog een eindproject nodig voor hun vak “Nonlinear Dynamics: Continuum Systems”. Hun keus viel op het gecontroleerd breken van spaghetti.
Een droge sliert spaghetti in 2 stukken breken
Het korte antwoord op de vraag hoe je droge spaghetti in twee stukken breekt, mocht je meteen naar de keuken willen rennen: je moet de spaghetti eerst ronddraaien, zo ver als je kunt.
Voor degenen die verder willen lezen, komt hier de wetenschap erachter en waarom het belangrijk is.
Toen Heisser en Gridello er voor het eerst achter kwamen dat de spaghetti eerst moet worden rondgedraaid, bouwde Heisser een zogenaamde "mechanical fracture device", een constructie om de breuken gecontroleerd mee te testen. Het onderzoek hiermee werd gedeeltelijk gefinancierd door de Alfred P. Sloan Foundation en de James S. McDonnell Foundation.
Aan één kant van de constructie werd de spaghetti rond de as gedraaid door een klem. Een klem aan de andere kant bracht de uiteinden van de sliert dichter bij elkaar. De breuken werden vervolgens op video vastgelegd met een miljoen frames per seconde.
Hieronder zie je eerst een video van een breuk zonder gedraaide sliert:
Waren de slierten eerst bijna 360 graden gedraaid, dan braken ze precies in twee stukken.
Heissers onderzoekspartner Vishal Patil, een masterstudent wiskunde aan de MIT-universiteit, ontdekte dat de draai het eerdergenoemde effect van de trillingen en de tweede breuk verminderde.
Het terugdraaien van de spaghetti bij het loslaten zorgde daarnaast voor een energieafdracht die de meervoudige breuk voorkwam.
Hieronder een video mét gedraaide spaghetti:
Het heeft dus alles te maken met zogenaamde energiedissipatie, het omzetten van beweging in warmte, en dat kan gevolgen hebben voor de manier waarop we naar barstvorming en breuken in andere staafvormen kijken, aldus Jörn Dunkel, medeauteur en docent toegepaste wiskunde aan MIT.
"Dit is in ieder geval een leuk interdisciplinair project dat is opgezet door twee briljante en volhardende studenten – die waarschijnlijk voorlopig even geen spaghetti meer hoeven te zien", aldus Dunkel.
Ben je nog steeds aan het lezen, dan vind je het misschien ook wel interessant om te weten dat het onderzoek werd uitgevoerd met spaghetti van het merk Barilla, No. 5 en No. 7 om precies te zijn.
De onderzoeksresultaten zijn niet van toepassing op linguine.
Dunkel: "De manier waarop dit werkt is van toepassing op perfect cilindervormige staven. Hoewel spaghetti niet volledig perfect is, weet de theorie het breekgedrag behoorlijk goed te benaderen."
