Bruch in zwei Teile Forscher lösen legendäres Spaghetti-Rätsel

Haben Sie mal versucht, einen trockenen Spaghetto in zwei Teile zu brechen und dabei nur die beiden Enden anzufassen? Es wird nicht funktionieren - es sei denn, Sie kennen einen Trick.

Ungekochte Spaghetti (Symbolbild)
Getty Images/iStockphoto

Ungekochte Spaghetti (Symbolbild)


Es geht um ein einfaches Experiment: Man nehme einen trockenen Spaghetto, halte ihn an beiden Enden fest und biege ihn, bis er bricht. Wie viele Nudelteile entstehen dabei? Auf die Frage sind viele Antworten möglich, nur eine nicht: zwei. Bislang gab es niemanden, der einen Spaghetto auf die beschriebene Weise in nur zwei Stücke brechen konnte.

Dass diese scheinbar simple Aufgabe so schwer zu lösen ist, fasziniert Wissenschaftler seit Jahrzehnten. So soll etwa der bereits 1988 verstorbene Physik-Nobelpreisträger Richard Feynman in jungen Jahren einen ganzen Abend damit verbracht haben, Spaghetti zu zerbrechen und zu erklären, warum sie nie in zwei Teile zerbröselten. Ohne Erfolg.

Erst 2005 wurde dieses Rätsel gelöst. Wissenschaftler aus Frankreich fanden damals heraus, dass ein dünner Stab, der von beiden Seiten gleichmäßig gebogen wird, immer zuerst ungefähr in der Mitte bricht - dort, wo die Biegung am stärksten ist. Durch diesen ersten Bruch schnellt die gebogenen Nudel zurück. Dabei breiten sich Kräfte wie eine Welle im Stab aus, sodass dieser an weiteren Stellen zerbricht (siehe Gif). Für diese Erkenntnis gab es 2006 immerhin den Ig-Nobelpreis für kuriose Forschung.

MIT

Drehen löst das Problem

Eine Frage blieb allerdings offen: Können Spaghetti unter bestimmten Umständen doch in zwei Teile zerbrechen? Die Antwort lautet Ja, berichten nun Forscher des renommierten Massachusetts Institute of Technology (MIT) in Cambridge im Fachmagazin "Proceedings of the National Academy of Sciences".

Der Trick besteht demnach darin, die Nudeln in sich zu verdrehen. An Hunderten Spaghetti testeten die Wissenschaftler den richtigen Grad der Biegung und Verdrillung. Dazu entwickelten sie eigens einen Apparat, mit dem sie die Biegung und Drehung der Nudel genau steuern konnten.

Versuchsanordnung
MIT

Versuchsanordnung

Das Ergebnis: Soll der Spaghetto in nur zwei Stücke brechen, muss man ihn um fast 360 Grad verdrehen, bevor man die beiden Enden vorsichtig zusammenführt. Das funktionierte zumindest bei den unterschiedlich dicken Spaghetti-Sorten Barilla No. 5 and Barilla No. 7.

"Dreh-Welle" klaut "Bruch-Welle" die Energie

Parallel untersuchte einer der Forscher das Spaghetti-Problem auch theoretisch, um so herauszufinden, warum die Drehung zusätzliche Bruchstellen verhindert. Als Grundlage diente die mit dem Ig-Nobelpreis ausgezeichnete Arbeit aus 2005. Dass in sich verdrehte Spaghetti nur in zwei Stücke zerbrechen, liegt demnach vor allem an zwei Effekten:

  • Die verdrehte Nudel schnellt nach dem ersten Bruch nicht so schnell zurück, sodass die "Bruch-Welle" nicht so stark ist.
  • Wenn sich der Stab nach dem ersten Bruch aus der Windung löst, wird Energie frei, die weitere Brüche verhindert.

"Wenn die Nudel bricht, schlackert der Stab weiterhin hin und her, denn eigentlich will er zurück in eine gerade Position", erklärt Jörn Dunkel. "Gleichzeitig möchte der Stab aber auch nicht weiter verdreht sein und löst sich aus dieser Haltung."

Ausrichtung: Maxiauf Großbild verlinken: neinAnzeigetyp: normalBildtyp: Großbild
MIT

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Keine Formel für Linguine

In dem Moment, in dem die "Bruch-Welle" durch das Hin- und Herschwingen des Stabs entsteht, bildet sich so zusätzlich eine "Dreh-Welle", mit der sich die Nudel aus der Verdrillung löst. Diese "Dreh-Welle" ist schneller als die "Bruch-Welle" und nutzt deren Energie. "Deshalb entsteht kein zweiter Bruch, wenn man die Nudel fest genug verdreht", so Dunkel (siehe Gif oben).

Das Spaghetti-Rätsel ist damit gelöst, aber es gibt ja noch andere Nudeln. "Linguine verhalten sich anders", sagt Dunkel. Mal sehen, wie lange es dauert, auch dieses Rätsel zu lösen.

jme



insgesamt 42 Beiträge
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permissiveactionlink 15.08.2018
1. Irgendwie logisch !
Übt man auf einen Kreisel ein kippendes Drehmoment aus, dann weicht der Kreisel mit seiner Drehachse aus - er präzediert. Das bedeutet auch, dass ein rotierender Körper einer Lageänderung der Drehachse einen Widerstand entgegensetzt. Bei dem auf Torsion vorgespannten und dann zerbrochenen Spaghetto zeigen beide Bruchenden bei genauem Hinsehen exakt dieses Phänomen, sie präzedieren ! Denn die Längsachsen streben nach Abbau der Torsionsspannung und rotieren in Gegenrichtung. Dadurch wird das schlagartige Zurückschwingen mit einer hohen Amplitude, das normalerweise weitere Brüche verursacht, verhindert, und die strukturelle Integrität der beiden Bruchstücke nicht wie sonst üblich weiter überfordert. Experimentalphysik, 1. Semester !
David0001 15.08.2018
2. Faszinierend
Mittlerweile gibt es doch kaum noch Dinge die unerforscht sind. Habe zu diesem Tema letztes Jahr ein super slow motion video von Destin Sandlin (aka SmarterEveryDay) auf Youtube gesehen. Das mit dem verdrehen ist allerdings neu, da wär ich nicht draufgekommen.
sunyasunshibe 15.08.2018
3. Echt?
Das mache ich schon immer so, Spaghetti drehen und dann brechen. Mamma Mia, was Männer alles so erforschen.
phboerker 15.08.2018
4. sicher?
Rotation entnimmt Energie? Sicher? Liegt es nicht vielleicht eher daran, dass der vorgespannte Spaghetto bereits bei einer viel geringeren Krümmung bricht?
Mindbender 15.08.2018
5. ...
Aha, klappt also nur mit Barilla (No. 5 und No.7)?? Lieber Spon, wenn ihr schon Schleichwerbung macht, und macht ihr ja gerne... bitte etwas subtiler und nicht so kackfrech.
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