竹竿|计算机模拟揭示鸟儿建造坚固巢穴的秘密

据美国《科学新闻》双周刊网站5月12日报道，为了筑巢，鸟儿不会随便寻找任何枯枝。无论以何种方式，鸟儿都会仔细挑选能够用来建造一个舒适、坚固的巢穴的材料。
美国阿克伦大学的物理学家亨特·金指出，鸟类似乎对一根树枝的特征如何能转变为鸟巢的性能具有某种直觉。他说，其中的关系“是我们根本无法推测的” 。
鸟巢是一种特殊版本的颗粒状材料，即一种由许多更细小物体组成的物质。金和他的同事们在一项即将发表在《物理评论快报》周刊上的研究论文中称，他们把实验室的实验与计算机模拟结合到一起，以便更好地理解类似鸟巢的颗粒状材料的奇异特性。
在这些实验中，活塞反复压缩放在一个汽缸内的460小根竹竿。研究团队说，计算机模拟使研究人员可以分析这些竹竿所触碰到的点，这是了解这种材料的关键。

活塞在这堆竿子上施加的力量越大，这堆竿子就变得越坚固，这意味着它们抵抗了进一步的变形。当活塞向下施压时，竹竿相互滑动，它们之间的接触点重新排列。计算机模拟显示，由于竹竿之间形成了额外的接触点，从而防止它们进一步弯曲，这使整堆竿子变得更加坚固。
这堆竿子强度的变化似乎落后于活塞的运动，这一现象被称为滞后作用。这种效应导致竿子在活塞推进时比在活塞收回导致其回弹时更为坚固。模拟显示，滞后作用的出现是因为在接触点开始重新排列之前，需要克服竿子之间最初的摩擦。
【竹竿|计算机模拟揭示鸟儿建造坚固巢穴的秘密】除了鸟巢之外，这项研究还可应用于其他由长纤维无序排列组成的材料，如毛毡。在对此类材料的物理性质拥有更好了解的情况下，工程师们可以利用它们创造新的材料结构，从而不仅用于保护鸟蛋，还用于保护人类认为珍贵的其他货物。