Физика трехмерных волос — Naked Science
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.
Вчера, 11:04
48 минут
Александр Березин

До массовой термоядерной энергетики 20 лет — и всегда будет 20 лет. Это незатейливая шутка сама стала старой еще 20 лет назад. Общество расстраивается от того, что термояд все никак не могут вывести на промышленный уровень. И лишь Илон Маск считает, что термоядерный реактор вовсе не нужен. Внимательный анализ показывает, что он прав. Даже если все технические проблемы термоядерной энергетики чудесным образом разрешатся, у нее не будет шансов вытеснить конкурентов. Как так вышло, и что тогда спасет человечество от энергетического кризиса?

9 часов назад
9 минут
Мария Азарова

Ученые подтвердили связь между коронавирусной инфекцией и снижением когнитивных способностей на основе анализа данных более чем 81 тысячи человек.

Позавчера, 11:36
68 минут
Ольга Иванова

Своими корнями история Армении уходит в глубокую древность и неразрывно связана с историей всего Древнего мира. Но зачастую, зная в деталях историю Рима и Древней Греции, мы в гораздо меньшей степени осведомлены о событиях, происходивших в Античное время в Армении, оказавшейся на перекрестке цивилизаций Запада и Востока. В силу многих причин она не попала в должном объеме в учебники и незнакома тем, кто интересуется историей. Попытаемся хоть немного исправить эту несправедливость.

Вчера, 11:04
48 минут
Александр Березин

До массовой термоядерной энергетики 20 лет — и всегда будет 20 лет. Это незатейливая шутка сама стала старой еще 20 лет назад. Общество расстраивается от того, что термояд все никак не могут вывести на промышленный уровень. И лишь Илон Маск считает, что термоядерный реактор вовсе не нужен. Внимательный анализ показывает, что он прав. Даже если все технические проблемы термоядерной энергетики чудесным образом разрешатся, у нее не будет шансов вытеснить конкурентов. Как так вышло, и что тогда спасет человечество от энергетического кризиса?

9 часов назад
9 минут
Мария Азарова

Ученые подтвердили связь между коронавирусной инфекцией и снижением когнитивных способностей на основе анализа данных более чем 81 тысячи человек.

Позавчера, 11:36
68 минут
Ольга Иванова

Своими корнями история Армении уходит в глубокую древность и неразрывно связана с историей всего Древнего мира. Но зачастую, зная в деталях историю Рима и Древней Греции, мы в гораздо меньшей степени осведомлены о событиях, происходивших в Античное время в Армении, оказавшейся на перекрестке цивилизаций Запада и Востока. В силу многих причин она не попала в должном объеме в учебники и незнакома тем, кто интересуется историей. Попытаемся хоть немного исправить эту несправедливость.

13 июля
5 минут
Ольга Иванова

Международная команда ученых идентифицировала ДНК из почвы в грузинской пещере. Благодаря этому исследователям удалось восстановить геном человека возрастом 25 тысяч лет, не имея никаких скелетных останков.

8 июля
7 минут
Василий Парфенов

Подросток из бельгийского города Остенде стал вторым самым юным обладателем высшего образования в обозримой истории. Он с отличием окончил курс физики в Антверпенском университете и теперь собирается защитить магистерскую степень, а затем и докторскую диссертацию в этой области. Цель у него простая и понятная: увеличение продолжительности жизни человека вплоть до полного бессмертия за счет замены частей тела и органов механическими или искусственными.

Вчера, 11:04
48 минут
Александр Березин

До массовой термоядерной энергетики 20 лет — и всегда будет 20 лет. Это незатейливая шутка сама стала старой еще 20 лет назад. Общество расстраивается от того, что термояд все никак не могут вывести на промышленный уровень. И лишь Илон Маск считает, что термоядерный реактор вовсе не нужен. Внимательный анализ показывает, что он прав. Даже если все технические проблемы термоядерной энергетики чудесным образом разрешатся, у нее не будет шансов вытеснить конкурентов. Как так вышло, и что тогда спасет человечество от энергетического кризиса?

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

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

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: