حلقه‌های ازدواجِ در حال چرخش، می‌توانند مسیرهای بومرنگ مانند شگفتی ایجاد کنند.

سکه‌ای که در حال چرخش بر روی یک سطح صاف است تا زمانی که چرخش‌اش متوقف شود و بر روی یکی از دو روی‌اش بیفتد، مخروط‌هایی مانند سیاره‌ای به دور یک ستاره را طی می‌کند. به تازگی میرعباس جلالی (Mir Abbas Jalali) و همکارانش در دانشگاه کالیفرنیا، برکلی، نشان داده‌اند که چرخش حلقه‌های ازدواج رقص متفاوتی را تجربه می‌کند. در حقیقت مدت کوتاهی پس از اینکه حلقه شروع به چرخش می‌کند، می‌تواند ناگهان مسیرش را دور بزند و درست مانند یک بومرنگ در جهت عکس حرکتی مخروطی داشته باشد. محققان پیشنهاد می‌کنند که این یافته می‌تواند برای طراحی اشیایی  با قابلیت‌های جهت‌گیری مختلف بر روی سطوح صاف مورد استفاده قرار بگیرد.

جلالی و همکارانش با استفاده از تصویربرداری با سرعت بالا حرکت اسپینی حلقه‌ها با شعاع‌، پهنا و ضخامت‌های مختلف را در سطوح مختلف به ثبت رساندند. آن‌ها دریافتند که این تغییر مسیرِ ناگهانی، در تمام آزمایشات دیده می‌شود. محاسبات عددی این گروه نشان می‌دهد که این چرخش ناگهانی ناشی از تغییر در مقاومت هوایی است که حلقه درست پس از شروع به گردش تجربه می‌کند.

در حقیقت زمانی که سکه شروع به چرخش می‌کند، لایه نازکی از هوا بین گوشه زیرین و سطحی که روی آن گردش می‌کند محبوس می‌شود. دقیقا چنین لایه‌ای نیز زمانی که حلقه‌ای برای دوران تنظیم می‌شود ظاهر می‌شود، اما به علت بزرگی حفره در مرکز حلقه این هوا با جاری‌شدن به سمت حفره از آن می‌گریزد. این جریان هوا نیروهای اصطکاکی که بر روی حلقه عمل می‌کند را تغییر داده، و باعث تغییر در مسیر حرکت آن می‌شود. بر طبق گفته این محققان، حلقه می‌تواند مانند جسمی در نظر گرفته شود که در حال گردش به دور زمین ناگهان توسط میدان گرانشی ماه به دام می‌افتد و به آن مقید می‌شود.

منبع: http://physics.aps.org/synopsis-for/10.1103/PhysRevE.92.032913

مرجع: http://journals.aps.org/pre/abstract/10.1103/PhysRevE.92.032913