مادا تک mada tech ماداتک

مدل پرینت سه بعدی شده منحصر به فرد، نظریه ریاضی 150 ساله لورد کلوین را تغییر داد.

در تحقیقات در دانشگاه وسلیان از پرینت سه بعدی استفاده شده است تا نظریه بلند قدمتی را دوباره ارزیابی کنند که توسط ریاضی­دان بریتانیایی به اسم لورد کلوین در 150 سال پیش پیشنهاد شده بود.

در اصل کلوین پیش­بینی کرده بود که یک شکل کروی با وطرهایی که «پیچوار همسان­گرد» نام دارند اگر در مایع فرو برده شود به صورت غیر عادی رفتار می­کند و به نظر می­رسد این حالت از هر زاویه­ای به این شکل است و به صورت طبیعی بچرخد. تا اخیراً ارزیابی نظر پروفسور دشوار بود، اما با استفاده از پرینتر دو و سه بعدی، تیم وسلیان اکنون یک نمونه بسیار دقیق را ایجاد کرده­اند که ممکن است ثابت کند بعد از این همه مدت این نظریه نیاز به بررسی دوباره دارد.

گروه در تحقیق خود گفتند: «اجرای سه بعدی طراحی او [طراحی کلوین] به صورت تجربی نشان داد که هیچ بخش تبدیل-چرخش قابل شناسایی ندارد، گرچه تقارن گروهی نقطه­ای ذرات این امکان را فراهم می­کند. [بنابراین] پیچوار همسان­گرد پیش­بینی­شده کلوین وجود دارد، اما فقط در تقارن وطرهای نامتقاطع اشکال دارد».

پرینت سه بعدی

 

نمایش بخش­های متقارن گروهی نقطه­ای برای پیچوارهای همسان­گرد مختلف. عکس از گرگ ووت. دانشگاه وسلیان.


همچنین بخوانید

استفاده از چاپ سه بعدی در تولید باتری

چگونگی استفاده از پرینت سه ‌بعدی در بستر دریا

توجه ویژه Nova Meat به بازار انبوه فروش استیک ساخته شده با پرینت سه بعدی

پنج کاری که با پرینتر سه بعدی نمی‌توان انجام داد

ورود پرینت سه ‌بعدی به دروس دانشگاهی

 

نظریه «پیچوار همسان­گرد» کلوین

در سال 1871، لورد کلوین، بنیان­گذاری که برای مقیاس دمایی معروف است که به اسم او است، پیشنهاد کرد که اگر پیچوارهای همسان­گرد به درستی ایجاد شوند، وقتی در مایع چسبناک قرار گیرند مثل پروانه هواپیما می­چرخند. در عمل چنین شکلی مثل یک کُره خواهد بود و دارای همان نیروی کشش بدون توجه به جهت آن است، و در عین حال به دلیل باله­هایی که دارد می­چرخد، که برخی از آنها دارای زاویه 45 درجه و برخی دیگر دارای زاویه 90 درجه هستند.

از جنبه نظری، این رفتار در تضاد با اصول همسان­گردی است که از ایده تقارن چرخشی پیوسته حمایت می­کند، اما کلوین همیشه اصرار دارد که باله­های موجود روی شکل در این اثر تداخل ایجاد می­کنند. برای این بخش، تیم وسلیان باور داشتند که این نظریه دهه­ها در کتاب­ها بررسی شده است اما شواهدی برای تحقیق جدید یافت نشده است، که نشان­دهنده آن است که تحقیقات قبلی با ابزارهای در دسترس محدود شدند.

گرگ وولت از دانشگاه وسلیان به مجله محقق جدید توضیح داد: «احتمالا حدس می­زنید که فرد دیگری این را در طی این 150 سال امتحان کرده است – در مقاله اصلی کلوین، به نظر می­رسد که حتی او هم آن را امتحان کرده است. فکر می­کنم مردم سعی کرده­اند این بخش­ها را وفق دهند، اما با نواقصی که در زمان وفق دادن وجود داشته است محدود شدند، به همین دلیل به سادگی آنها را پرینت نکردند، در نتیجه فرضیه این رفتار با ما باقی مانده است».

خدمات پرینت سه بعدی

 

مدل­های سه بعدی پیچوار محققان و نتایج تجربی. عکس از گرگ وولت. دانشگاه وسلیان.

 

اصلاح یک رساله 150 ساله

برای آنکه بتوان پیشنهاد کلوین را آزمایش کرد، محققان وسلیان تصمیم گرفتند پنج پیچوار همسان­گرد که دارای تفاوت کمی هستند را قبل از آنکه آنها را در محفظه روغن سیلیکون قرار دهند به صورت سه بعدی پرینت کنند. به طرز جالبی هر پنج نمونه مستقیم به کف محفظه رفتند و غرق شدند بدون آنکه حرکت چرخشی مورد انتظار را نشان دهند، حتی با وجود آنکه دارای تقارن­های مجزای یکسانی بودند که کلوین آنها را پیشنهاد کرده بود.

برای ارزیابی اینکه چه اشکالی وجود دارد، تیم در مرحله بعدی تحلیل هیدرودینامیک را روی چارچوب تست خود انجام داد و دریافت که وطرهای نامتقاطع دستگاه­ها منجر به ناپدیدشدن اثر چرخشی آنها شده است. در عین حال که دانشمندان توانستند ارتباطی بین حرکت و چرخش نشان دهند، که ثابت می­کرد این بخش از نظریه کلوین صحیح بود، هرگونه اثر دوتایی در واقع آنقدر کوچک بود که با چشم غیرمسلح دیده نمی­شد.

«کشف ما درباره بخش­های بسیار کوچک کمک می­کند که بتوانیم توضیح دهیم چرا هیچ محاسبه انتشار یافته ­ای برای پیچوارهای همسان­گرد وجود ندارد».

در نتیجه، محققان به این نتیجه رسیدند که اثر ضعیف نیرو می­تواند پشت عدم تحقیق منتشرشده در این حوزه باشد و تحقیق آنها «دیدگاه­های عمیقی را در مورد فیزیک کوانتوم» ایجاد کرده است. با پیشرفت رو به جلو، محققان می­گویند که «تلاش برای تعیین کمیت و بهینه­ سازی پیچوارهای همسان­گرد ممکن است بیهوده باشد»، و اکنون آنها این مساله را در نظر می­گیرند که چطور شکلی که تغییر کرده است می­تواند کمک کند که به صورت قطعی نظریه کلوین ثابت شود.

تیم در مقاله خود به این نتیجه رسید که: «ما هیچ اثر دوگانه چرخشی را در آزمایش­های خود نیافتیم. این مساله این سوال را ایجاد می­کند که آیا گفته اصلی لورد کلوین دچار مشکل بوده است. اما در نظر گرفتن تعامل­های هیدرودینامیک بین وطرها نشان می­دهد که این اثر چرخشی وجود داشته است. بسیار کوچک است اما هنوز وجود دارد.»

AM و قوانین فیزیک

به شکلی عجیب آزمایش­های انجام ­شده در دانشگاه وسلیان اولین باری که از پرینت سه بعدی برای آزمایش اصول اصلی فیزیک استفاده شد را نشان نمی­دهند. پیش­تر در این ماه، یک کاربر یوتیوب به اسم «اینتگزا» نمونه­ای از ماشین دارای توان بادی را به صورت سه بعدی پرینت کرد که قوانین فیزیک را نقض می­کند تا بتواند بحث «باد در سرپایینی سریع­تر از باد» یا « DWFTTW» که مدت­ها ادامه داشته است را روشن سازد.

اختلاف موجود در طول دهه از سال 2010 آغاز می­شود یعنی زمانی که ماشین دارای توان بادی، توسط محققان مورد توجه قرار گرفت که زمانی است که حرکت در سرپایینی سه برابر سریعتر از حرکت دادن ماشین با باد است. در حالی که درک مولر مجری کانال مشهور یوتیوب به اسم وریتاسیوم است، او نشان داده است این مساله در واقع ممکن است، اما پروفسور الکس کوسنکو از UCLA با آن مخالف است، در نتیجه هر کدام از آنها 10.000 دلار خرج کردند تا به همدیگر ثابت کنند که دیگری اشتباه می­کند.

نهایتا با کمک فعال یوتیوب به اسم زایلا فوکسین، مولر توانست وضعیت را برای DWFTTW محیا سازد تا بتواند شرط را ببرد، و اینتگزا هم از آن زمان همین کار را انجام می­دهد. با استفاده از پرینتر دو و سه بعدی الگو مارس پرو، اینتگزا قادر بوده است نمونه­ای از طراحی ماشین 2010 را ایجاد کند و آن را روی تردمیل به کار ببرد تا نشان دهند سرعت نسبی که در آن باد با آن پره­ها برخورد می­کند چگونه به طور موثر آن را قادر ساخته است که «سریع­تر از باد» حرکت کند.


بیشتر بخوانید :

تلاش دولت ایالات متحده آمریکا برای چاپ سه‌ بعدی در بیمارستان

استفاده شرکت زیمنس (Siemens) از فناوری پرینت سه‌ بعدی در راستای پشتیبانی از قراردادهای 30‌ساله تعمیر و نگهداری ناوگان ریلی

پرینت سه بعدی لنز و ثبت تصاویر دیدنی

ساخته‌های باورنکردنی با پرینت سه‌ بعدی

چگونگی پرینت سه‌ بعدی آلومینیوم

 

آخرین آخبار