2023 लेखक: Bryan Walter | [email protected]. अंतिम बार संशोधित: 2023-05-21 22:25
जर्दी की विकृति धीमी रोटेशन के साथ
अमेरिकी भौतिकविदों ने पता लगाया है कि अंडे की जर्दी घूर्णी गति के दौरान ओवरलोड को बहुत खराब तरीके से सहन करती है। मंदी के साथ रोटेशन अंडे के अंदर की जर्दी को त्वरण से अधिक विकृत करता है, लेकिन रैखिक अधिभार के साथ, इसका आकार व्यावहारिक रूप से नहीं बदलता है। परिणाम न केवल दिखाते हैं कि आप अंडे को तोड़े बिना जर्दी को कैसे नष्ट कर सकते हैं, बल्कि दर्दनाक मस्तिष्क की चोट को समझाने और रोकने में भी उपयोगी हो सकते हैं, वैज्ञानिक तरल पदार्थ के भौतिकी में लिखते हैं।
एक भौतिक विज्ञानी के दृष्टिकोण से, एक कच्चा मुर्गी का अंडा एक विकृत नरम कैप्सूल (जर्दी) है जिसे एक चिपचिपे तरल (प्रोटीन) में कठोर दीवारों (खोल) के साथ एक सीमित स्थान में रखा जाता है, जो कि अनुसंधान का एक विशिष्ट विषय है। सॉफ्ट मीडिया की भौतिकी। सैद्धांतिक रूप से ऐसी प्रणालियों के यांत्रिकी का अध्ययन करना काफी कठिन है (एक नियम के रूप में, कोई सामान्य विश्लेषणात्मक समाधान नहीं हैं), इसलिए, इसका अध्ययन अक्सर संख्यात्मक तरीकों, कंप्यूटर मॉडलिंग या मॉडल प्रयोगों का उपयोग करके विशिष्ट प्रणालियों के अध्ययन के लिए उबलता है।
दूसरी ओर, एक प्रणाली के लिए इस तरह से प्राप्त समाधान अक्सर समान गुणों वाली अन्य वस्तुओं में स्थानांतरित किए जा सकते हैं (अक्सर एक पूरी तरह से अलग क्षेत्र से: नरम माध्यम यांत्रिकी की समान समस्याएं जीव विज्ञान और सामग्री विज्ञान में पाई जा सकती हैं, और, उदाहरण के लिए, खाना पकाने या खाद्य उद्योग में)। उदाहरण के लिए, एक यांत्रिक दृष्टिकोण से, एक ही अंडे को एक सीमित स्थान में एक जीवित कोशिका या खोपड़ी के अंदर एक मस्तिष्क के मॉडल के रूप में माना जा सकता है।
इस दृष्टिकोण का उपयोग अमेरिकी भौतिकविदों द्वारा विलनोवा विश्वविद्यालय से कियानहोंग वू के नेतृत्व में किया गया था: वैज्ञानिकों ने एक प्रयोग में निर्धारित किया कि कच्चे चिकन अंडे के अंदर की जर्दी तेज बाहरी यांत्रिक प्रभावों पर कैसे प्रतिक्रिया करती है और क्या इसे खोल को नुकसान पहुंचाए बिना नष्ट किया जा सकता है। ऐसी वस्तु अपने आप में अध्ययन के लिए दिलचस्प है और, संभावित रूप से, दीवारों से घिरे तरल माध्यम में नरम कैप्सूल के यांत्रिक मॉडल के रूप में। कुछ मायनों में, जर्दी दूसरे तरल में रखी एक तरल बूंद जैसा दिखता है, जिसके साथ यह मिश्रण नहीं करता है। हालांकि, एक बूंद के विपरीत, जर्दी और प्रोटीन में व्यावहारिक रूप से समान घनत्व होता है, और वे एक झिल्ली द्वारा अलग हो जाते हैं। इसलिए, यांत्रिक तनाव की प्रतिक्रिया द्रव दबाव और सतह तनाव के बीच संतुलन से नहीं, बल्कि द्रव प्रवाह से जुड़े गतिशील प्रभावों से निर्धारित होती है।
प्रयोग के लिए, वैज्ञानिकों ने छह चिकन अंडों से जर्दी और प्रोटीन निकाले, उनका घनत्व मापा (यह क्रमशः 1.045 ± 0.02 और 1.033 ± 0.02 ग्राम प्रति मिलीलीटर था) और जर्दी को कवर करने वाली झिल्ली के लोचदार गुण (इसकी मोटाई लगभग तीन माइक्रोमीटर थी), और यंग का मापांक 2.64 ± 1.45 मेगापास्कल है)। फिर, यह देखने के लिए कि यांत्रिक क्रिया के तहत योलक्स कैसे विकृत होते हैं, भौतिकविदों ने उन्हें दो विशेष रूप से इकट्ठे प्रयोगात्मक प्रतिष्ठानों में से एक में रखा: एक में उन्होंने अनुवाद आंदोलन के दौरान विरूपण का अध्ययन किया, दूसरे में - घूर्णन के दौरान।
जर्दी विरूपण के लिए प्रायोगिक सेटअप: ए - जब हथौड़े से मारा जाता है, बी - त्वरण के साथ घूमते समय
पहली स्थापना में, कैप्सूल, जिसके अंदर एक प्रोटीन माध्यम में जर्दी थी, को 600 ग्राम के अधिकतम त्वरण के साथ हथौड़े से पीटा गया था। दूसरी स्थापना में, जर्दी को एक घूर्णन बेलनाकार कैप्सूल में रखा गया था, जिसे पहले 400 रेडियन प्रति सेकंड (यह लगभग 64 हर्ट्ज) की आवृत्ति तक फैलाया गया था, एक स्थिर स्थिति की प्रतीक्षा की, और फिर वापस धीमा हो गया।
यह पता चला कि पहले मामले में - ट्रांसलेशनल मूवमेंट के साथ - जर्दी संरचना का कोई विनाश नहीं होता है, और काम के लेखकों ने व्यावहारिक रूप से किसी भी विकृति पर ध्यान नहीं दिया।वैज्ञानिक इस व्यवहार को प्रोटीन और जर्दी के बहुत करीब घनत्व और माध्यम की असंपीड़ता से समझाते हैं, जिसके कारण एक ठोस शरीर के रूप में प्रभाव के बाद पूरा सिस्टम हिल गया।
विकृत जर्दी की तस्वीरें: ए - हथौड़े से मारने के बाद, बी - त्वरण के साथ रोटेशन के दौरान, सी - मंदी के साथ रोटेशन के दौरान
पहले प्रयोग के विपरीत, दूसरे में, अंडे की जर्दी काफी हद तक विकृत हो गई थी। त्वरण के साथ घूमते समय, यह रोटेशन की धुरी के साथ थोड़ा फैला, लेकिन क्रमिक मंदी के साथ घूमते समय विरूपण बहुत मजबूत था: यह रेडियल दिशा में काफी मजबूती से फैला और रोटेशन की धुरी के साथ चपटा हुआ। रुकने के केवल एक मिनट बाद (त्वरण और मंदी में क्रमशः दो और एक सेकंड का समय लगा), जर्दी ने धीरे-धीरे अपने मूल गोलाकार आकार को पुनः प्राप्त कर लिया। इसी तरह के प्रभाव गैर-जैविक मूल की एक मॉडल प्रणाली के लिए विशेषता पाए गए - एक लैक्टेट समाधान में कैल्शियम एल्गिनेट की एक झिल्ली।
संख्यात्मक गणना डेटा के अनुसार त्वरण और मंदी के साथ घूर्णन के दौरान द्रव के कोणीय वेग का वितरण
इस प्रभाव की ओर ले जाने वाले तंत्र को समझने के लिए, वैज्ञानिकों ने संख्यात्मक सिमुलेशन का प्रदर्शन किया और निम्नलिखित स्पष्टीकरण का प्रस्ताव दिया। खोलने के दौरान माध्यम की जड़ता के कारण, झिल्ली के बाहर तरल के दबाव में झिल्ली के अंदर तरल पर कार्य करने वाले केन्द्रापसारक बल की भरपाई करने का समय नहीं होता है, और जर्दी को रोटेशन की धुरी के साथ खींचा जाता है। फिर, जब घूर्णन की एक स्थिर गति से स्थिर अवस्था में पहुंच जाता है, तो झिल्ली के अंदर तरल का कोणीय वेग बाहर के तरल की गति से अधिक हो जाता है, जिससे केन्द्रापसारक बल का निर्माण होता है और जर्दी चपटी होने लगती है। चूंकि इस प्रभाव में एक जड़त्वीय प्रकृति है, गति स्ट्रॉहल और रेनॉल्ड्स संख्याओं के अनुपात पर निर्भर करती है - यह जितना छोटा होगा, उतना ही धीमा तनाव माध्यम में फैलता है और कम जर्दी विकृत हो जाएगी।
वैज्ञानिकों ने कहा कि डेटा मस्तिष्क की चोट को समझाने और रोकने में उपयोगी हो सकता है। प्राप्त परिणामों के आधार पर, मस्तिष्क पदार्थ के लिए सबसे खतरनाक यांत्रिक प्रभाव घूर्णी गति हो सकता है, विशेष रूप से धीमा। यह प्रभाव, विशेष रूप से, जबड़े पर वार के खतरे की व्याख्या कर सकता है, जिसमें सिर को अधिकतम कोणीय त्वरण दिया जा सकता है।
मस्तिष्क पर लगातार यांत्रिक प्रभाव गंभीर न्यूरोडीजेनेरेटिव रोगों से भरा होता है। उदाहरण के लिए, क्रॉनिक ट्रॉमाटिक एन्सेफैलोपैथी, जो सिर में बार-बार चोट लगने से होने वाली बीमारी है, मुक्केबाजों और अमेरिकी फुटबॉल खिलाड़ियों के लिए एक बड़ी समस्या बन गई है। आप इसके बारे में हमारी सामग्री "विस्मयकारी फुटबॉल" में पढ़ सकते हैं।
