Физика трехмерных волос — Naked Science
5 минут
Редакция

Физика трехмерных волос

Еще Леонардо да Винчи пытался описать человеческие волосы с помощью математики. Американским и французским физикам удалось найти модель, которая способна предсказывать изменения формы вьющихся волос.

20140212170637-0
©Wikipedia

Создатели анимационных 3D-фильмов всегда стараются передать через внешность определенные черты характера своих героев. Герои получают чаще всего светлые улыбчивые лица и стройные фигуры, в то время как антагонистов выдают морщины и злобные глаза.

 

Однако и те и другие чаще всего получают нечто общее во внешности ? прямые жесткие волосы, которые лишь крайне редко колышутся при движении ? разве что встают дыбом.

 

Проблема состоит в том, что у компьютерных мультипликаторов до сих пор не было простого алгоритма для описания вьющихся волос, да еще и в движении.

 

Но теперь, возможно, все изменится. Ведь в сегодняшней статье в журнале Physical Review Letters исследователям из Массачусетского технологического института (MIT) и университета Пьера и Марии Кюри во Франции впервые удалось представить детальную модель трехмерной пряди вьющихся волос.

 

Работа ученых может найти практическое применение не только при создании компьютерной анимации, но и, например, помочь инженерам предсказать, насколько изогнется кабель, при наматывании на катушку для дальнейшей транспортировки. В конце концов, волосы, как и трубки или пучки кабеля, с точки зрения физики являются не чем иным, как множеством тонких и гибких стержней.

 

Наши расчеты, к сожалению, не учитывают взаимодействие отдельных волос на голове между собой, важный эффект, который может значительно изменить «прическу», созданную компьютером. Зато нам удалось математически описать, как изменятся свойства целого пучка волос при искривлении по всей длине.

 

? Педро Рейс, Массачусетский технологический институт

 

Проблему математического описания волос затрагивал еще Леонардо да Винчи в своих записных книжках. В 1744 году великий математик Леонард Эйлер вывел уравнение равновесия тонких стержней, которое, однако, не имеет точного решения в общем случае. В прошлом году Реймонд Голдстейн математически описал хвост пони, используя методы статистической физики.

 

Группа Педро Рейса сосредоточилась на свойствах отдельного вьющегося волоса с учетом силы притяжения, что является совсем нетривиальной задачей нелинейной физики. Ученые проводили лабораторные эксперименты, использовали теоретические расчеты и компьютерные модели, сосредоточившись на двух безразмерных параметрах: отношению кривизны волоса к его длине и отношению веса к сопротивляемости.

 

Имея в своем распоряжении данные о кривизне, длине, весе и сопротивляемости материала, представленная модель позволяет точно предсказать трехмерную форму кучерявого волоса или сетевого кабеля, например, провисшего под собственным весом. 

 

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Позавчера, 18:48
29 минут
Александр Березин

Сентябрь 2020 года принес в Закавказье войну — столкновение Азербайджана и Нагорного Карабаха получило большой размах, общее число жертв, судя по всему, уже перевалило за сотню, а Ереван и Баку объявили мобилизацию (в Азербайджане — частичную). Объективного смысла в войне для самих участников нет. Баку не победит, но и Армения от конфликта ничего не выиграет. Пользу конфликт, однако, объективно принесет Турции, а также тем, кто поставляет в Азербайджан оружие. Возникает вопрос: почему война оказалась возможна, несмотря на дружественную позицию России к Армении, и зачем на нее пошли в Баку? И есть ли у Еревана разумный выход из назревающей бойни?

Вчера, 10:46
4 минуты
Мария Кривоченко

Ученые из Корнеллского университета провели исследование, в котором показали, как вкусовая чувствительность связана с политическими предпочтениями. Так, например, высокая вкусовая чувствительность, выраженная в высокой плотности грибовидных сосочков языка, коррелирует с консервативными взглядами.

11 часов назад
2 минуты
Илья Ведмеденко

Новейший истребитель пятого поколения F-35B, принадлежащий Корпусу морской пехоты США, потерпел крушение в Южной Калифорнии. Летчик успешно катапультировался.

Позавчера, 18:48
29 минут
Александр Березин

Сентябрь 2020 года принес в Закавказье войну — столкновение Азербайджана и Нагорного Карабаха получило большой размах, общее число жертв, судя по всему, уже перевалило за сотню, а Ереван и Баку объявили мобилизацию (в Азербайджане — частичную). Объективного смысла в войне для самих участников нет. Баку не победит, но и Армения от конфликта ничего не выиграет. Пользу конфликт, однако, объективно принесет Турции, а также тем, кто поставляет в Азербайджан оружие. Возникает вопрос: почему война оказалась возможна, несмотря на дружественную позицию России к Армении, и зачем на нее пошли в Баку? И есть ли у Еревана разумный выход из назревающей бойни?

Позавчера, 14:27
4 минуты
Денис Гордеев

Астрономы обнаружили предполагаемую экзопланету в галактике Водоворот. Это первое открытие потенциальной планеты вне пределов Млечного Пути.

27 сентября
64 минуты
Александр Березин

В сентябре 1941 года немцы сомкнули крупнейшие «клещи» в земной истории — ударами с юга и севера они окружили на Восточной Украине полумиллионную группировку Красной армии под Киевом. Получившийся котел и по размерам был самым большим из когда-либо реализованных. Что стало причиной этого катастрофического провала? Почему РККА допустила его в момент, когда никакой внезапности уже не было? Попробуем разобраться.

Позавчера, 18:48
29 минут
Александр Березин

Сентябрь 2020 года принес в Закавказье войну — столкновение Азербайджана и Нагорного Карабаха получило большой размах, общее число жертв, судя по всему, уже перевалило за сотню, а Ереван и Баку объявили мобилизацию (в Азербайджане — частичную). Объективного смысла в войне для самих участников нет. Баку не победит, но и Армения от конфликта ничего не выиграет. Пользу конфликт, однако, объективно принесет Турции, а также тем, кто поставляет в Азербайджан оружие. Возникает вопрос: почему война оказалась возможна, несмотря на дружественную позицию России к Армении, и зачем на нее пошли в Баку? И есть ли у Еревана разумный выход из назревающей бойни?

1 сентября
4 минуты
Сергей Васильев

Новые оценки скорости таяния льдов Антарктиды и Гренландии показали, что они теряют массу в соответствии с худшими прогнозами экспертов по климату.

13 сентября
37 минут
Александр Березин

640 лет назад завершилось крупнейшее сражение средневековой Европы — битва на Куликовом поле. В конце XX века ряд историков заявил: это была мелкая незначительная стычка, а вовсе не масштабное событие, запустившее формирование единого русского государства. По их мнению, ни о какой борьбе Москвы с Золотой Ордой в этом сражении просто не могла идти речь: места на поле боя недостаточно. Получается, события, описанные в летописях, были почти полной выдумкой. Однако теперь ситуация вдруг развернулась на 180 градусов: оказалось, место сражения действительно лежит в Тульской области… но совсем на другом поле. И это заметно меняет всю историю Руси того времени. Попробуем разобраться почему.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Лучшие материалы
Предстоящие мероприятия
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: