El hilo de algodón está hecho de muchas fibras diminutas, cada uno de solo 2-3 cm de largo, sin embargo, cuando se hilan juntas, las fibras son capaces de transmitir tensión a distancias indefinidamente largas. Desde una perspectiva física, La forma en que los hilos y los hilos transmiten tensión, haciéndolos lo suficientemente fuertes para evitar que la ropa se deshaga, es un rompecabezas de larga data que no se comprende completamente.

En un nuevo artículo publicado en Cartas de revisión física titulado "Por qué la ropa no se deshace:transmisión de tensión en los hilos básicos, "los físicos Patrick Warren de Unilever R&D Port Sunlight, Robin Ball en la Universidad de Warwick, y Ray Goldstein de la Universidad de Cambridge han investigado la tensión del hilo en el marco de la física estadística. Utilizando técnicas de programación lineal, muestran que la fricción colectiva entre fibras crea un mecanismo de bloqueo, y mientras haya suficiente fricción, un conjunto aleatorio de fibras puede, en principio, transmitir una tensión indefinidamente grande.

Sus resultados proporcionan una base cuantitativa para la explicación heurística propuesta por Galileo en 1638, que estaba desconcertado por el problema de cómo una cuerda puede ser tan fuerte cuando está hecha de fibras tan pequeñas. "El mismo acto de torcer hace que los hilos se unan entre sí de tal manera que ... cuando la cuerda se estira ... las fibras se rompen en lugar de separarse entre sí, ", escribió. En términos modernos, Galileo estaba describiendo la fricción.

En el nuevo estudio, los investigadores modelaron el hilo como un grupo de fibras superpuestas al azar. Los resultados mostraron que, a medida que aumenta la fricción, surge una transición de percolación. Como explican los investigadores, esta transición corresponde a "un cambio de un modelo de falla 'dúctil' donde el hilo falla por deslizamiento de la fibra ... a un modo de falla 'quebradizo' donde el mecanismo de falla es la rotura de la fibra". Por encima de este umbral, la resistencia a la tracción se vuelve aproximadamente 100 veces más fuerte que antes.

"Ahora entendemos mejor a un nivel fundamental cómo la fricción evita que los materiales fibrosos se deshagan, "Goldstein dijo Phys.org . "Desde una perspectiva aplicada, podemos utilizar los conocimientos para respaldar el diseño de acondicionadores de telas, por ejemplo."

En el futuro, el modelo también podría usarse para optimizar las propiedades de los hilos de coser hechos de varias mezclas de fibras. Cuando se extiende de fibras a medios granulares, Los resultados también pueden tener aplicaciones para comprender mejor la transmisión de tensiones en pilas de arena y silos de granos. Además, los investigadores planean investigar el umbral con mayor profundidad.

"Planeamos escribir un artículo más extenso que explore la naturaleza del estado 'supercrítico', por encima de la transición de percolación, "Dijo Goldstein.

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