فیزیک کاربردی

[حمید رستمی]

هرم، بهترین شکل بسته‌بندی شکلات‌ها
‎   ‎

‏ تحقیقات نشان می‌دهد بسته‌های کوچک هرمی‌شکل فضای مفید بیشتری را نسبت به ‏سایر انواع طراحی‌ها اشغال می‌کنند، اما فضای مفید بسته‌‌های پر شده از قطعات تصادفی ‏بیشتر است یا بسته‌هایی که به دقت چیده شده‌اند؟ ‏
 
نقش بسته‌بندی در حفظ مواد غذایی و اهمیت طراحی صحیح آن در کاهش هزینه‌های ‏بسته‌بندی، بسته‌بندی ثانویه، حمل‌و‌نقل و اشغال فضاهای فروشگاهی غیرقابل انکار است. ‏اما فکر می‌کنید این صنعت در طراحی بسته‌بندی‌های کوچک و چیدمان دقیق آنها چقدر موفق ‏بوده است؟ اصلا چیدمان بسته‌های کوچک، به عنوان مثال شکلات‌ها مقرون‌به‌صرفه است؟ و ‏در نهایت اینکه پر کردن تصادفی بسته‌های بزرگ‌تر بهتر است یا چیدن مرتب شکلات‌ها؟ ‏
‏  ‏
به گزارش نیوساینتیست، محققان دانشگاه نیویورک معتقدند هرم، بهترین شکل طراحی ‏بسته‌های کوچک است. جاشویلی و همکارانش، بسته‌های بزرگتر را از قطعات چهاروجهی، ‏شکلات‌های کروی و شکلات‌های گرد و بیضی‌شکل پر کردند و بسته‌ها را تکان دادند تا از ‏فضای باقی‌مانده بهتر استفاده شود. چهاروجهی‌ها 76 درصد فضا را اشغال کردند، بیضی‌ها ‏حدود 74 درصد و فضای مفید بسته‌های شکلات کروی تنها 64 درصد بود. ‏
‏  ‏
اگر به جای شکلات‌ها، ترکیبات گرانولی را در نظر بگیریم هم چهاروجهی نسبت به کره ‏انتخاب بهتری هستند. استفاده از تکنیک ام.آر.آی نشان می‌دهد اصطکاک یکی از اضلاع هر ‏چهاروجهی به هرم کناری‌اش آنرا ثابت نگه می‌دارد، در حالی که آزادی حرکتی گرانول‌ها در ‏فاصله‌ای شش برابر قطر آنهاست. ‏
‏  ‏
در نتیجه اگر بخواهید ظروف سرامیکی سخت و با فشردگی بسیار‌بالا تهیه کنید که امکان ‏شکستن آنها تقریبا وجود نداشته باشد، استفاده از ترکیب پودری چهاروجهی به مراتب ‏انتخاب بهتری است. ‏
‏  ‏
گروه دیگری از محققان نیز در یک شبیه‌سازی تازه، موفق شده‌اند با استفاده از ‏بسته‌بندی‌های کوچک هرمی، فضای خالی بسته‌های بزرگ را به 18 درصد کاهش دهند. ‏البته چیدمان این چهاروجهی‌ها مانند آزمون جاشویلی و همکارانش کاملا تصادفی نبوده ‏است. ‏
پر کردن تصادفی یا چیدمان بسته‌ها ‏
شاید اگر صنعت شیرینی‌و‌شکلات را به فیزیک‌دانان بسپاریم، تمامی شکلات‌ها هرمی‌شکل ‏شوند، اما هنوز کسی نمی‌تواند بگوید بهترین روش بسته‌بندی چهاروجهی‌ها، پرکردن ‏تصادفی بسته بزرگ است یا چیدمان دقیق بسته‌های کوچک. ‏
‏  ‏
شبیه‌سازی انجام‌شده نشان می‌دهد با چیدمان دقیق و حساب‌شده چهاروجهی‌ها می‌شود، ‏بیشتر از 85 درصد فضای در دسترس را اشغال کرد، اما محققان احتمال می‌دهند پر شدن ‏تصادفی بسته‌ها بتواند فضایی متراکم‌تر از این را هم ایجاد کند. ‏
‏  ‏
ما همیشه فکر می‌کنیم چیدمان دقیق بسته‌های کوچک بهترین شکل استفاده از فضای ‏بسته‌بندی است، اما هیچ اصل مشخصی وجود ندارد. نمی‌شود احتمال متراکم‌تر بودن ‏بسته‌های پر شده از چهاروجهی‌های تصادفی و سهولت کار در این مرحله را نادیده گرفت. ‏
‏  ‏
شبیه‌سازی‌های آینده شاید بتوانند به این پرسش پاسخ دهند، شاید طرح‌های پیچیده‌تری ‏برای شکلات‌ها طراحی شوند و شاید بسته‌بندی‌های متنوع‌تری در کنار نمونه‌های امروزی ‏داشته باشیم. این ابتدای راه است، شاید هنوز بهترین طرح بسته‌بندی برای شکلات‌ها ‏طراحی نشده باشد. ‏
‎  ‎