Почему кофе не расплескивается во время ходьбы человека с чашкой — исследование ученых США

Люди, которые идут по улице с чашкой кофе в руках, даже не задумываются, какую сложную работу им приходится проделывать. Бодрящий напиток — это постоянно перемешиваемая с помощью конвекции жидкость, который обладает внутренними степенями свободы и взаимодействует с чашкой. А она, в свою очередь, сообщается с человеческим телом.

Механикой этого процесса заинтересовались ученые Университета штата Аризона  в США. Они провели исследование, результаты которого опубликовали в журнале Physical Review Applied. Физики заменили напиток, который плещется в чашке, катающимся мячиком. И отслеживали действия людей, манипулирующих этим объектом. По итогам наблюдений был сделан вывод: человек при переносе сложного объекта типа жидкости или мячика использует одну из двух стратегий ритмичного движения чашки — низкочастотную или высокочастотную.

Основной частью открытия был факт, что низкочастотных колебаниях происходит фазовая синхронизация, а при высокочастотной — противофазная: человек  сбивает ритм жидкости, плещущейся в чашке. Высокочастотные колебания могут вызвать резонанс руки с шагом, и тогда кофе выплеснется. В течение эксперимента участники много раз меняли стратегии управления. Выяснилось, что людям удается резко и эффективно, если нужно, переключиться с одной на другую.

«Хотя люди обладают прирожденной или приобретенной способностью взаимодействовать со сложными объектами, наше понимание этих взаимодействий, особенно на количественном уровне, оставляет желать лучшего, — поясняет профессор электротехники из Университета штата Аризона Ин-Чен Лай, руководивший группой. — Ведь у нас нет способности на сознательном уровне анализировать поведение чашки и влияние на нее всех внешних факторов, включая потоки воздуха или вибрацию» (цитата по Газета.ру).

Специалисты считают, что их работа поможет в будущем обучать интеллектуальные системы взаимодействию со сложными объектами в меняющейся среде. В робототехнике и при создании протезов знание изученных учеными механизмов будет незаменимо.