“Μετά το pop δεν έχει stop”, είναι το σλόγκαν της δημοφιλούς αμερικανικής μάρκας τσιπ Pringles. Όμως πολλοί επιστήμονες, και κυρίως οι μηχανικοί, μπορεί να ενδιαφέρονται για κάτι περισσότερο από την εθιστική τραγανότητα και τη γεύση των Pringles. Όπως για το ιδιαίτερο σχήμα του.
Στην πραγματικότητα, το Pringles έχει σχεδιαστεί με τη μορφή ενός υπερβολικού παραβολοειδούς.
Τι το ιδιαίτερο έχει το σχήμα ενός Pringle; Σίγουρα πάντως δεν είναι τυχαίο.
Εν συντομία, το σχήμα αυτό βοηθά να αποφευχθεί το σπάσιμο των Pringles στο κάτω μέρος του κουτιού από την πίεση όλων των Pringles πάνω τους. Αλλά το σχήμα βοηθά επίσης να δώσει στα φυλλαράκια αυτά την χαρακτηριστική τραγανότητα τους.
Τι είναι ένα υπερβολικό παραβολοειδές;
Ίσως είναι χρήσιμο να δούμε πρώτα τι ακριβώς είναι ένα υπερβολικό παραβολοειδές. Στον υπέροχο κόσμο της γεωμετρίας, αυτό το σχήμα είναι μια τετραγωνική επιφάνεια και μια επιφάνεια με διπλό κανόνα, που έχει ακριβώς έναν άξονα συμμετρίας και κανένα κέντρο συμμετρίας.
Συχνά αναφέρονται ως “σέλες” (για προφανείς λόγους). Το όνομά τους προέρχεται από το γεγονός ότι οι κάθετες διατομές τους είναι παραβολές. Η οριζόντια διατομή αυτού του σχήματος, από την άλλη πλευρά, είναι υπερβολή – εξ ου και το όνομα.
Αυτό το σχήμα έχει πολλές χρήσιμες εφαρμογές στον φυσικό κόσμο, εκτός από τα νόστιμα σνακ με βάση την πατάτα. Καθώς τα υπερβολικά παραβολοειδή έχουν διπλό κανόνα, είναι σχετικά εύκολο να κατασκευαστούν χρησιμοποιώντας μια σειρά από ίσια δομικά στοιχεία, καθιστώντας τα χρήσιμα ως εντυπωσιακά δομικά στοιχεία στην αρχιτεκτονική.
Για το λόγο αυτό, θα τα βρείτε συχνά να χρησιμοποιούνται για την κατασκευή λεπτών οροφών τύπου “κελύφους”. Αυτά μπορούν να σχηματιστούν χρησιμοποιώντας είτε τμήματα ξυλείας είτε χάλυβα που στη συνέχεια είναι επενδεδυμένα ή μπορούν να κατασκευαστούν χρησιμοποιώντας σκυρόδεμα.
“Η χρήση υπερβολικών παραβολοειδών ως μορφή κατασκευής λεπτών κοχυλιών, πρωτοστάτησε στη μεταπολεμική εποχή, ως υβρίδιο σύγχρονης αρχιτεκτονικής και δομικής μηχανικής. Όντας τόσο ελαφριά όσο και αποτελεσματική, η μορφή χρησιμοποιήθηκε ως μέσο ελαχιστοποίησης των υλικών και αύξησης της δομικής απόδοσης, δημιουργώντας παράλληλα εντυπωσιακά και φαινομενικά σύνθετα σχέδια»,δηλώνει η Design Buildings.
Στην αρχιτεκτονική, τα υπερβολικά παραβολοειδή αντλούν τη δομική τους ακεραιότητα από το σχήμα τους και όχι από τη μάζα τους (όπως πολλές συμβατικές μεθόδους στέγασης). Επιπλέον η καμπυλότητα του σχήματος βοηθά στη μείωση της τάσης του να λυγίζει υπό συμπίεση, δίνοντάς του εξαιρετική ακαμψία.
Το σχήμα βοηθά επίσης τα υλικά και τις δομές να αντέχουν στην άνιση φόρτωση τόσο από “νεκρά” φορτία όσο και από “ζωντανά” φορτία (όπως ο άνεμος).
Η γεωμετρική ανθεκτικότητα ενός υπερβολικού παραβολοειδούς αξιοποιείται ευρέως στην αρχιτεκτονική και τη μηχανική, ειδικά στην κατασκευή δομικών στεγών. Το Ποδηλατοδρόμιο του Λονδίνου, το Scotiabank Saddledome στον Καναδά και το Scandinavium στη Σουηδία είναι μερικά από τα πιο εξελιγμένα δομικά παραδείγματα ενός υπερβολικού παραβολοειδούς στην πραγματική ζωή.
Πώς φτιάχτηκαν τα pringles;
Και τώρα σε κάτι λίγο πιο εύγευστο, στην πραγματικότητα, νόστιμο. Πώς ακριβώς είναι φτιαγμένα τα Pringles;
Τα pringles, σε αντίθεση με τα πιο παραδοσιακά chips δεν γίνονται μόνο από πατάτες. Στην πραγματικότητα, η ζωή ενός Pringle ξεκινά ως πολτός ρυζιού, σιταριού, καλαμποκιού και νιφάδων πατάτας – μαζί με μια σειρά προσθέτων.
Αυτή η “ζύμη” Pringle στη συνέχεια πιέζεται και μορφοποιείται σε ένα εξαιρετικά λεπτό φύλλο πριν κοπεί σε κομμάτια μεγέθους τσιπ. Αυτές οι τομές στη συνέχεια διαχωρίζονται από τα υπολείμματα του φύλλου από ένα ειδικά σχεδιασμένο μηχάνημα.
Αυτά τα τσιπς στη συνέχεια κινούνται προς τα εμπρός σε έναν ιμάντα μεταφοράς και πιέζονται σε καλούπια για να τους δώσουν το χαρακτηριστικό του σχήμα. Αυτά τα φορμαρισμένα τσιπς στη συνέχεια κινούνται μέσα από βραστό λάδι και τηγανίζονται για λίγα δευτερόλεπτα.
Στη συνέχεια, τα τσιπς στεγνώνουν με αέρα, ψεκάζονται με γεύση σε σκόνη και τελικά αναποδογυρίζονται σε έναν πιο αργό ιμάντα μεταφοράς που τους επιτρέπει να στοιβάζονται. Μόλις ολοκληρωθούν, οι στοίβες τσιπς μεταφέρονται στη συνέχεια στα δοχεία τους, σφραγίζονται και αποστέλλονται στους πελάτες.
Τι το ιδιαίτερο έχει η υπερβολική παραβολοειδής γεωμετρία του Pringle;
Τα τέλεια εκτελεσμένα γεωμετρικά σχήματα είναι πάντα ευχάριστα να τα κοιτάτε, καθώς οι αναλογίες τους είναι αρκετά εντυπωσιακές. Στην περίπτωση ενός τσιπ Pringles, οι διασταυρούμενες καμπύλες σχηματίζουν μια ανθεκτική δομή καθώς και μια ελκυστική γεωμετρία.
Αυτό που είναι ενδιαφέρον για ένα υπερβολικό παραβολοειδές, είναι το σημείο όπου το μέγιστο και το ελάχιστο των δύο κύριων καμπυλότητας συναντιούνται σε μηδενικό σημείο. Αυτό είναι γνωστό ως το σημείο σέλας ή το σημείο minimax.
Η διασταυρούμενη διπλή καμπυλότητα του υπερβολικού παραβολοειδούς εμποδίζει τη δημιουργία μιας γραμμής στρες, κάτι που δεν ενθαρρύνει μια ρωγμή να διαδίδεται φυσικά. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο τα τσιπς αυτά έχουν αυτή την επιπλέον τραγανότητα μέσα τους.
Εάν τρώτε συχνά Pringles θα ξέρατε ότι ποτέ δεν σπάνε συμμετρικά, αλλά αντ ‘αυτού, σπάνε σε διαφορετικές κατευθύνσεις και παράγουν νιφάδες με διαφορετικά σχήματα. Όλα οφείλονται στην υπερβολική παραβολική γεωμετρία κάθε τσιπ.
Επιπλέον, οι δύο αντίθετες καμπύλες αποδίδουν καλά μαζί υπό τάση και συμπίεση, γεγονός που δίνει σε κάθε Pringle κάποια δομική αντοχή παρά το σχετικά λεπτό σχήμα τους.
Το κοίλο τμήμα σχήματος U τεντώνεται σε ένταση ενώ το κυρτό τμήμα σε σχήμα αψίδας συμπιέζεται σε συμπίεση. Μέσω αυτής της διπλής καμπυλότητας, το σχήμα επιτυγχάνει μια λεπτή ισορροπία μεταξύ των δυνάμεων ώθησης και έλξης, επιτρέποντάς του να παραμείνει λεπτό αλλά εκπληκτικά ισχυρό.
Η πρακτικότητα των υπερβολικών παραβολοειδών τσιπς
Είναι προφανές, ότι το σχήμα του Pringles κάνει επίσης τη στοίβαξη των τσιπ επωφελώς εύκολη. Και πάλι, αυτό οφείλεται στο σχήμα της σέλας τους, το οποίο επιτρέπει στα τσιπ να τοποθετούνται ομαλά το ένα πάνω στο άλλο.
Και όσο για το Pringle που τοποθετείται στο κάτω μέρος του σωλήνα, είναι σε θέση να διατηρήσει το σχήμα του χωρίς να σπάσει επειδή το καθαρό βάρος των τσιπ δεν υπερβαίνει συνήθως τα 150 γραμμάρια. Επιπλέον, όπως αναφέρει το Interesting Engineering, το σκληρό σώμα του σωλήνα, που γίνεται δυνατό λόγω της υπερβολικής παραβολοειδούς γεωμετρίας των τσιπ, ελαχιστοποιεί την πιθανότητα να σπάσουν τα τσιπ όταν μεταφέρονται.
Από πατατάκια μέχρι δομικές στέγες, αυτό το μοναδικό γεωμετρικό θαύμα είναι πραγματικά συναρπαστικό.
Ακολουθήστε το Cibum 
