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醜いクリスマスセーターの物理学

2018年、フランスの物理学者チームは、一般的なタイプのニットの変形を説明するための初歩的な数学モデルを開発しました。彼らの作品は、共著者のフレデリック・レシュノーが妊娠中の妻がベビーブーツやブランケットを編んでいるのを見て、それらのアイテムがどのように伸ばされても元の形に戻るかに注目したときにインスピレーションを受けました。彼は数人の同僚とともに、さまざまなステッチパターンに適応できるいくつかの単純な方程式にメカニズムを要約することができました。それはすべて、糸の「しなり」、糸の長さ、各ステッチに交差するポイントの数という 3 つの要素によって決まります。 よりシンプルなステッチ 糸がどのように相互作用するかを示す簡略化されたモデル クレジット: J. Crassous/レンヌ大学 2018年の論文の共著者の1人である日本の青山学院大学のサミュエル・ポワンクルー氏は、他の2人の同僚、ジェローム・クラスー氏（フランスのレンヌ大学）とオードリー・スタインバーガー氏（リヨン大学）とこの最新の研究を共著者である。今回、ポワンクルーは、編み目ごとの糸の長さを考慮して、編地の残りの形状を予測するという結び目のある問題に興味を持っていました。この問題は、少なくとも 1959 年の論文まで遡る未解決の質問です。 細い弾性繊維間に摩擦を生むすべての接触ゾーンの複雑な幾何学形状が、このようなシステムを正確にモデル化するのを非常に困難にしているのです。接触ゾーンは布地の動きに応じて回転したり、形状が変化したりする可能性があるためです。ポワンクルー氏とその仲間たちは、より単純化した独自のモデルを考案しました。 研究チームは、ジャージー ステッチ ニット (別名ストキネット) を使って実験を行いました。これは、インターロック ループを形成する 1 本の糸 (この場合はナイロン糸) で構成される、広く使用されているシンプルなニットです。また、メッシュを形成するための特定の摩擦係数を持つドライ接触と組み合わせた個別の弾性ロッドをモデル化した数値シミュレーションも実行しました。 結果: 布地に外部応力が加わっていない場合でも、糸間の摩擦が安定化要因として機能しました。そして、ニットセーターの静止状態の平衡形態は単一ではありませんでした。むしろ、布地の歴史、つまり折り畳まれたり、伸ばされたり、しわくちゃになったりしたさまざまな方法に依存する複数の準安定状態が存在しました。つまり、「織物文献における比較的一般的な考えに反して、ニット生地は力が加えられていないときは独特の形状をしません」とクラッス氏は述べています。 DOI: Physical Review Letters、2024 年。10.1103/PhysRevLett.133.248201 (DOI について)。 #醜いクリスマスセーターの物理学