إنه لغز يثير حيرة كل من الأطفال في سن الخامسة والمهندسين الميكانيكيين: لماذا تستمر أربطة الحذاء في عدم ربطها؟ دراسة جديدة من جامعة كاليفورنيا في بيركلي، والتي ستنشر في 12 أبريل في المجلة وقائع الجمعية الملكية أ، يتعامل مع هذه القضية التي لم يتم فحصها بشكل غريب وقد طرح نظرية حول سبب فشل حتى أضيق عمليات ربط الحذاء.
لقد درس العلماء كيف تفشل الهياكل المعقدة في ظل الأحمال المستمرة ، ولكن لا تخضع أبدًا للأحمال الديناميكية المتغيرة. وهذا ما حققه باحثو بيركلي. للقيام بذلك ، قاموا بإعداد كاميرا بالحركة البطيئة لتصوير زميلتها في الدراسات العليا كريستين جريج وهي تضرب جهاز المشي. بعد أن قاموا بتصوير جريج وهو يمشي ويركض ، وجدوا أن فشل العقدة هو مزيج من قوتين: الجاذبية والقصور الذاتي.
عندما يكون الشخص يركض، تضرب قدمهم الأرض بسبع أضعاف قوة الجاذبية. هذا ، إلى جانب القصور الذاتي للجلد في الساق ، يخلق حركة تمدد واسترخاء تخفف من العقدة. فشلت الأربطة بمعدل أسرع عند تطبيق الأوزان على الأطراف. قال كريستوفر ديلي دايموند ، مؤلف مشارك في الدراسة: "إنك تحتاج حقًا إلى القوة الدافعة عند قاعدة العقدة وتحتاج إلى قوى سحب الأطراف الحرة والحلقات". "لا يبدو أنك تعاني من فشل عقدة بدون كليهما."
معظم الناس الذين ليسوا بحارة أو الكشافة تعلم كيفية ربط أحذيتهم بإحدى طريقتين: العقدة المربعة والعقدة الزائفة. هذا الأخير أضعف لأن العقد لها التفاف ولا تستلقي بشكل مسطح. ولكن حتى لو كنت تعرف أن الورقة تنحني من خط الركض ، فلا يهم: وجد الباحثون أن عقدة ربطة العنق تفشل بنفس الطريقة ، وإن لم يكن بالضرورة في نفس الوقت.
"لقد تمكنا من إظهار أن العقدة الضعيفة ستفشل دائمًا وأن العقدة القوية ستفشل في نطاق زمني معين ، لكننا ما زلنا لا فهم سبب وجود اختلاف ميكانيكي أساسي بين هاتين العقدة "، كما قال أوليفر أورايلي ، أستاذ ميكانيكا بيركلي هندسة.
أحد الوجبات الجاهزة هو أنه عندما تبدأ عقدة رباط الحذاء بالفشل ، فإنها تفعل ذلك بسرعة. "الشيء المثير للاهتمام في هذه الآلية هو أن الأربطة الخاصة بك يمكن أن تكون على ما يرام لفترة طويلة حقًا ، ولم يحدث ذلك حتى تحصل على القليل من الحركة للتسبب في التخفيف الذي يبدأ تأثير الانهيار الذي يؤدي إلى فشل العقدة ، " جريج.
قد تكون هذه هي الخطوة الأولى نحو العلم لاكتشاف عقدة لا تنتهي أبدًا (ربما بعض العقدة الأسطورية المزدوجة). في هذه الأثناء ، هناك دائمًا شريط لاصق.
