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.
Вчера, 08:45
11 минут
Мария Азарова

Американские ученые показали, что РНК коронавируса SARS-CoV-2 проходит через обратную транскрипцию, встраивается в геном инфицированной клетки и экспрессируется в виде «химерных» транскриптов, сливающихся с вирусными с клеточными последовательностями.

Вчера, 21:42
8 минут
Мария Азарова

Блокирование рецептора, который помогает сохранять энергию в условиях голода, назвали ключом к более безопасным профилактике и лечению ожирения, вызванного неправильным образом жизни.

3 часа назад
3 минуты
Сергей Васильев

Новая однокристальная электронная схема настолько миниатюрна, что ее можно инъецировать медицинским шприцем — и получать данные о температуре тела по ультразвуковой беспроводной связи.

Вчера, 08:45
11 минут
Мария Азарова

Американские ученые показали, что РНК коронавируса SARS-CoV-2 проходит через обратную транскрипцию, встраивается в геном инфицированной клетки и экспрессируется в виде «химерных» транскриптов, сливающихся с вирусными с клеточными последовательностями.

8 мая
37 минут
Александр Березин

Филипп Мандей основал целое направление исследований: он первым установил, что закисление океанов — последствие глобального потепления — угрожает обонянию и умению ориентироваться у морских рыб. Само собой, это создает угрозу их вымирания. Долго оставалось загадкой только одно: как существующие виды рыб перенесли серьезное закисление океана при прошлых изменениях климата. Теперь все проясняется: похоже, Мандей обнаружил эффект, которого никогда не было. Интересно, что вместе с ним его наблюдали еще 179 ученых — и теперь все они оказались в центре чудовищного скандала. Попробуем разобраться в деталях.

8 мая
13 минут
Александр Речкин

В учебниках истории XX века, на сотнях плакатах и в десятках кинофильмах о Второй мировой войне мы видели знаменитые танки, «катюши» и бороздящие небеса Ил-2. Давайте проверим, сможете ли вы отличить советскую военную технику от машин союзников и стран «оси».

16 апреля
4 минуты
Илья Ведмеденко

Исследователи установили, что обнаруженный в Баренцевом море объект — погибшая советская субмарина типа «Крейсерская». Это одна из самых больших подлодок СССР периода Второй мировой.

23 апреля
11 минут
Василий Парфенов

Действующий глава NASA в рамках общения с прессой ответил на ряд вопросов, касающихся недавних заявлений российских политиков и главы «Роскосмоса» о скором отказе от собственного сегмента МКС. Администратор заверил всех, что агентство находится в хороших отношениях с Россией, а также поделился информацией о согласовании обмена местами для астронавтов и космонавтов в пилотируемых миссиях двух стран.

25 апреля
17 минут
Александр Березин

На этой неделе СМИ выдали новость, от которой можно впасть в шок: «Ранее из России уезжало около 14 тысяч исследователей [в год], теперь — 70 тысяч». Мы внимательно разобрались в ситуации и вынуждены отметить, что ничего подобного не было и нет. В реальности речь вовсе не об ученых и даже не о высококвалифицированных специалистах. Проблемы с учеными в России есть. Но в этом случае речь идет не о них, а о том, что отдельные бывшие комсомольские вожаки, удачно устроившиеся в РАН, перепутали утечку мозгов из России с отъездом из нее гастарбайтеров. Разбираемся, как это у них получилось.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

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: