Почему, если потереть прядь волос, она сворачивается в крошечную пружинку
Возьмите одну прядь волос, зажмите один конец и протяните ноготь большого пальца вдоль всей длины. Отпустите. Кончик не останется прямым — он скрутится в маленькую тугую спираль, похожую на пружинку внутри автоматической ручки. Это забавный фокус, который ничего не стоит и срабатывает почти всегда.
На первый взгляд это не имеет смысла. Если тянуть материал только вдоль его длины, он должен растягиваться, а не изгибаться в сторону. Резинка, натянутая прямо, не изгибается внезапно в спираль. Так что же делает волос?
Ответ начинается со строения. Волос — не просто твёрдый стержень. Он состоит в основном из кератина — белка, который собирается в длинные, похожие на верёвки волокна. Эти волокна упакованы внутри стержня волоса в скрученном порядке, немного напоминая пряди кабеля. Когда вы проводите ногтем по поверхности, вы тянете неравномерно. Вы соскабливаете одну сторону сильнее, чем другую, создавая несоответствие между стороной, находящейся под напряжением, и стороной, оставшейся нетронутой.
Растянутая сторона становится немного длиннее и тоньше. Другая сторона остаётся на месте. Поскольку теперь две стороны имеют разную длину, прядь вынуждена изгибаться в сторону более короткой — так же, как биметаллическая пластина изгибается, когда один слой расширяется больше другого. Если повторять это вдоль всей длины, изгибы накапливаются в спираль.
Здесь действует и второй эффект. Кератиновые волокна имеют предпочтительное направление скручивания, и у волос есть естественная склонность к скручиванию при сжатии. Растяжение одного края, в то время как остальная часть сопротивляется, создаёт крутящий момент — скручивающую силу — вдоль стержня. Как только прядь отпускают, запасённая энергия разворачивается в аккуратную спираль, а не в случайный клубок.
Результат зависит от ваших волос. Тонкие, прямые волосы обычно скручиваются туго и равномерно. Толстые или химически обработанные волосы — осветлённые, завитые или выпрямленные — могут перекручиваться непредсказуемо или ломаться, потому что внутренняя белковая структура уже повреждена. Влажность тоже имеет значение: влажные волосы более эластичны, потому что молекулы воды проскальзывают между кератиновыми волокнами и ослабляют их связи.
Исследователи, изучающие биомеханику волос, находят это поведение полезным. Те же принципы объясняют, почему волосы путаются, почему образуются секущиеся концы и почему прядь может действовать как крошечная торсионная пружина в текстильных и материаловедческих исследованиях. Некоторые лаборатории даже изучали спирали, вдохновлённые волосами, как модели для гибких датчиков и мягких роботов.
Так что в следующий раз, когда найдёте на рукаве выпавший волос, попробуйте. Зажмите, потяните, отпустите. То, что выглядит мимолётной мелочью, на самом деле — небольшая демонстрация материаловедения и напоминание о том, что повседневные предметы при внимательном рассмотрении редко ведут себя так, как подсказывает наша интуиция.