Breekpunten

Spaghetti is een meelprodukt dat speciaal werd ontworpen voor het soort gebitten dat de vermoorde cineast Pasolini zo graag in beeld bracht. Een aan lammetjespap verwante zetmeelbron die men desgewenst elk tandeloos zoogdier kan voorzetten. Zolang het kauwapparaat nog in orde is, bestaat er geen enkele noodzaak om het goedje in huis te halen. Zelfs niet als daarin naast de glutenrijke tarwebloem ook eieren zijn ondergebracht. Of ruwe vezels: volkoren spaghetti, al dente op te dienen.

Zo overzichtelijk was het leven nog toen de BBC in het programma Horizon (25 januari) herinneringen aan de fysicus Richard Feynman ophaalde en een oud-collega opvoerde die vertelde hoe zij vroeger hun theoretisch werk, als dat uitliep, vaak onderbraken voor de bereiding van een spaghetti-maaltijd. En zich keer op keer verbaasden over de waarneming dat het niet mogelijk bleek de lange spaghetti-stelen gewoon in tweeën te breken. Bijna altijd braken de stengels in drieën of vieren zonder dat daarvoor een behoorlijke verklaring was te vinden. Er waren avonden geweest waarop ten slotte alle voorhanden zijnde spaghetti proefondervindelijk was gebroken en men zonder pasta verder moest.

Mevrouw L.P. te A. werd zo door het raadsel gegrepen dat zij besloot tot een eigen onderzoek. Honderd stuks spaghetti van de "standaardlengte' 50,5 centimeter probeerde zij vanuit alle mogelijke lichaamshoudingen in tweeën te krijgen maar bijna steeds tevergeefs. 55 maal braken de stengels in drieën, 29 maal in vier of meer stukken en maar 16 keer in tweeën. Wat de kans op tweebreuk of driebreuk bepaalde viel niet te achterhalen, schrijft zij. ""Ik weet nu alleen dat honderd stuks spaghetti een ideale hoeveelheid is voor één portie.''

Aan het werk dus. De spaghetti lunghi Grand' Italia van Albert Heijn heeft inderdaad een lengte van 50,5 centimeter. Een pak van 500 gram bevat honderden spaghetti-stengels: ruim voldoende voor een eerste onderzoek. Al kort na wat verkennend breekwerk konden de definitieve proeven beginnen. Besloten werd de spaghetti te doen springen boven een grote donkere Hema-handdoek, dan ontsnapten de weggeschoten segmenten niet aan nader onderzoek. De stengeluiteinden werden tussen duim en wijsvinger genomen en behoedzaam naar elkaar gedrukt. Het midden van de stengel hing daarbij naar beneden en de spaghetti nam de cirkelvorm aan die de theorie voorschrijft. Opvallend hoe ver de spaghetti boog voor hij brak.

Na 72 breekproeven was het gevoel dat het nu-wel-welletjes was niet meer te onderdrukken. Op dat moment had in 41 procent van de gevallen gewone tweebreuk plaatsgevonden en was voor 38 procent driebreuk opgetreden. Vierbreuk (met twee losse stukjes) kwam op 18 procent. Twee keer trad vijfbreuk op.

De gemiddelde lengte van de wegspringende stukjes was bij driebreuk 4,65 centimeter en bij vierbreuk 4,15 centimeter (samen waren de twee stukjes dus gemiddeld 8,3 centimeter). Volledigheidshalve moet eraan worden toegevoegd dat het gebruikte pak spaghetti al een dag open lag zodat de spaghetti misschien een deel van zijn brosheid had verloren.

Al brekend ontstond de indruk dat de kans op vier- en meerbreuk toenam als resoluter werd gebroken. En jawel: werden de stengel-uiteinden zo snel mogelijk naar elkaar gedrukt dan regende het kleine spaghettistukjes op de handdoek en vlogen zelfs fragmenten de Europese ruimte in. Negen- en tienbreuk was geen zeldzaamheid.

De specifieke proefopstelling deed nog een andere waarneming aan de hand. Het bleek mogelijk het percentage gewone tweebreuk flink op te voeren door de wegzwiepende uiteinden van de zojuist gebroken spaghetti-stengel tegen de slappe plooien van de (losjes gedrapeerde) handdoek te laten slaan. Letterlijk een kwestie van Fingerspitzengefühl - in een reeks van zestig experimenten liep het percentage tweebreuk op van 65 naar 73 en, door concentratieverlies, weer terug naar 60 - die toch in alle eenvoud de sleutel leverde voor de oplossing van het probleem. Het toonde immers aan dat de breuken niet gelijktijdig maar na elkaar ontstonden. Voor oog en oor bleef dat verborgen.

Zo ontstond de gedachte dat drie- en meerbreuk gezien moest worden als het gevolg van het ver voorbij de evenwichtsstand doorzwiepen van de zojuist voor het eerst gebroken spaghetti-stelen. Dat was een verkeerde gedachte. Voorzover het zwiepen met het oog te volgen was stelde het niet veel voor en geforceerd zwiepen met een half stuk spaghetti in een bankschroef leidde tot niets of tot het breken van de stengel vlak bij het inklempunt. Bovendien bleek de spaghetti onder (koud) water net zo makkelijk te fragmenteren als boven water. Toch moet het water het wegzwiepen hebben gedempt.

""Theoretisch is het mogelijk dat een spaghetti-stengel bij een lage belastingssnelheid tegelijk op twee plaatsen breekt'', zegt prof.dr.ir. J. Blaauwendraad van de vakgroep mechanica en constructies van de TU Delft. ""Maar in de praktijk is dat een grote zeldzaamheid.'' Hij aarzelt niet hier van een "dynamisch effect' te spreken en verwijst daarom naar de dynamica-expert van de groep, dr.ir. H.A. Dieterman.

Dieterman, op tijd ingeseind, heeft zelf wat spaghetti gebroken. Het is hem opgevallen dat de kleine stukjes niet krachteloos naar beneden warrelen, maar wegschieten. Daarom rangschikt hij de spaghettikwestie - onder voorbehoud - onder de golfvoortplantingsproblemen. Direct na het breken loopt een ontspanningsgolf vanaf de breukplek de twee spaghettihelften in. De golf bestaat uit een schuifgolf, een buiggolf en een compressiegolf en daarvan heeft de compressiegolf de hoogste snelheid: al gauw enige tientallen meters per seconde. De compressiegolf loopt een gebied binnen waar het materiaal nog tegen de bezwijktoestand aan zit en zij trekt het als het ware over de grenstoestand heen. De wegschietende stukjes spaghetti krijgen een deel van de golfenergie mee als kinetische energie.

De waargenomen invloed van handdoekplooien op het ontstaan van drie- of meerbreuk past binnen de hypothese. ""Aan de plooien treedt dissipatie van energie op.'' Dat is: de energie wordt er overgedragen en grotendeels in warmte omgezet. Dieterman kwam het spaghetti-effect al eerder tegen: bij het onderzoek aan kromme heipalen die onder het geweld van de heimachine in stukken sprongen.