Τι κάνει ο Spider-Man με τους ιστούς και δεν είναι ψέμα; – Οι φυσικοί μίλησαν

Το Spider-Man: Brand New Day διαγράφει πορεία με διαδοχικά ρεκόρ στο box office και τον Peter Parker να συνεχίζει να κάνει αυτό που κάνει στη μεγάλη οθόνη από το 2002: να σώζει τον κόσμο, “πετώντας” από τα χέρια του ιστούς αράχνης, που αντέχουν τα πάντα.

Είναι ο ιστός της αράχνης πιο δυνατός από το ατσάλι;

Οι επιστήμονες έχουν μελετήσει και έχουν εξηγήσει τι ισχύει.

Μάλιστα, χρησιμοποίησαν και μια σκηνή του Spider-Man 2 του 2004, στην οποία ο πρωταγωνιστής βρίσκεται σε ένα τρένο γεμάτο επιβάτες. Για να το εμποδίσει από το να εκτροχιαστεί, στέκεται μπροστά από το τρένο, εκτοξεύει ιστούς στα κτίρια γύρω του και τους κρατάει τεντωμένους.

Μερικοί σπάνε, αλλά κάνουν ό,τι χρειάζεται για να επιβραδύνουν το τρένο και να σώσουν όλους τους επιβαίνοντες.

Μπορεί να συμβεί αυτό στην -ας πούμε- πραγματική ζωή;

Η επιστήμη δικαίωσε τον Spider-Man

Φυσικοί μελέτησαν το… φαινόμενο, δηλαδή το πώς έσωσε ο Spider-Man τους επιβαίνοντες στο τρένο που κινδύνευε.

Έκαναν τις σχετικές μετρήσεις και σύμφωνα με τη δημοσίευση της εργασίας τους, με βάση τη μάζα του τρένου (περίπου 200 τόνοι), την ταχύτητά του και την ελαστικότητα του μεταξιού, αυτό που βλέπουμε είναι επιστημονικά ακριβές.

Πράγματι το μετάξι της αράχνης θα άντεχε να σταματήσει το τρένο χωρίς να κοπεί.

Το μυστικό πίσω από την υπερδύναμη του Spider-Man

Το μετάξι της αράχνης έχει εκπληκτική αντοχή, χάριν του συνδυασμού της χημικής του σύνθεσης και της δομής σε μοριακό επίπεδο. Ως φυσικό πολυμερές (πρωτεΐνη) κατασκευάζεται με τέτοιον τρόπο, ώστε να συνδυάζει δύο αντίθετες ιδιότητες: τη σκληρότητα και την ευκαμψία.

Σε ό,τι αφορά την σύγκριση με το ατσάλι, ο χάλυβας που χρησιμοποιείται στις κατασκευές “χάνει” από το μετάξι της αράχνης σε δύναμη ανά βάρος, αλλά κερδίζει στη σύγκριση στο ίδιο πάχος.

Να εξηγήσουμε τι σημαίνει αυτό.

To Veritasium που δημιουργεί περιεχόμενο για την επιστήμη και την εκπαίδευση, επισκέφτηκε το Blackledge Spider Lab στο Πανεπιστήμιο του Άκρον -ένα από τα κορυφαία ερευνητικά κέντρα στον κόσμο που μελετούν το μετάξι της αράχνης- και παρακολούθησε σχετικές δοκιμές.

Μεταξύ άλλων, διαπίστωσε ότι ”αν είχατε ένα σχοινί από μετάξι αράχνης που είχε διατομή ενός τετραγωνικού εκατοστού -περίπου όσο το μέγεθος του μικρού σας δακτύλου-, θα μπορούσε να υποστηρίξει δύναμη περίπου 60.000 Νιούτον.

Αυτό είναι το βάρος ενός πλήρως ανεπτυγμένου αφρικανικού ελέφαντα. Το μυστικό πίσω από την υπερδύναμη του Spider-Man. Και αυτό δεν είναι καν το πιο ανθεκτικό μετάξι αράχνης που υπάρχει”.

Σύμφωνα με το Discover Wildlife “αν συγκρίνεις μια ίνα μεταξιού αράχνης με ένα σύρμα ατσαλιού με το ίδιο ακριβώς πάχος, το ατσάλι υψηλής αντοχής είναι συνήθως πιο ισχυρό. Ωστόσο, επειδή το ατσάλι είναι σχεδόν έξι φορές πιο πυκνό (βαρύτερο) από το μετάξι της αράχνης (7,8g/cm3 vs 1,3g/cm3), η σύγκριση αλλάζει όταν συνυπολογίσουμε τη μάζα”.

Μια κλωστή “αντέχει” βάρος έως 100 κιλών

Το τράβηγμα (δύναμη) που μπορεί να αντέξει ένα υλικό πριν σπάσει, μετριέται με megapascals (Mpa). Μετρήσεις δείχνουν πως το μετάξι αράχνης (1.000–1.650 MPa) είναι πολύ ανώτερο από το κοινό ατσάλι (400 MPa) που χρησιμοποιείται στις οικοδομές.

Φτάνει κοντά στις επιδόσεις του ειδικού ατσαλιού υψηλής αντοχής (έως 2.200 MPa), το οποίο όμως είναι ειδικά επεξεργασμένο στο εργαστήριο.

Φανταστείτε μια κλωστή από μετάξι αράχνης ή ένα λεπτό σύρμα, με πάχος μόλις 1 χιλιοστό.

• Αν αυτή η κλωστή που είναι πιο λεπτή από την ανθρώπινη τρίχα, έχει αντοχή 1.200 MPa, σημαίνει ότι μπορείς να κρεμάσεις από αυτήν ένα βάρος περίπου 95 έως 100 κιλών πριν κοπεί.
• Αν φτιάξεις ένα “σχοινί” από αυτό το υλικό με πάχος όσο ένα κλασικό στυλό, θα αντέξει βάρος άνω των 9,5 τόνων.

Σε ό,τι αφορά την ελαστικότητα (πόσο μπορεί να τεντωθεί το υλικό χωρίς να παραμορφωθεί μόνιμα ή να κοπεί), το ατσάλι είναι άκαμπτο και ως εκ τούτου τεντώνει λιγότερο από 10% πριν παραμορφωθεί.

Το μετάξι μπορεί να επιμηκυνθεί έως και 30–50% του μήκους του, λειτουργώντας σαν αμορτισέρ, καθώς απορροφάει πολύ περισσότερη ενέργεια (3 φορές περισσότερη από το Kevlar, υλικό που χρησιμοποιείται στα αλεξίσφαιρα γιλέκα), πριν κοπεί.

Peter Parker, συνέχισε να κάνεις ό,τι κάνεις.