Es ist ein Rätsel, das sowohl 5-Jährige als auch Maschinenbauer verblüfft: Warum zum Teufel lösen sich Schnürsenkel immer wieder? Eine neue Studie der UC Berkeley, die am 12. April in der Zeitschrift veröffentlicht wird Verfahren der Royal Society AEr nimmt sich dieses seltsam unterschätzten Themas an und hat eine Theorie aufgestellt, warum selbst die engsten Schnürschuhe scheitern.
Wissenschaftler haben untersucht, wie verknotete Strukturen unter Dauerbelastungen versagen, aber niemals unter wechselnden, dynamischen. Und das haben die Berkeley-Forscher untersucht. Dazu stellten sie eine Zeitlupenkamera auf, um ihre Kommilitonin Christine Gregg beim Laufen auf dem Laufband zu filmen. Nachdem sie Gregg beim Gehen und Laufen gefilmt hatten, stellten sie fest, dass Knotenversagen eine Kombination aus zwei Kräften ist: Schwerkraft und Trägheit.
Wenn eine Person läuft, ihr Fuß trifft mit der siebenfachen Schwerkraft auf den Boden. Dies, gepaart mit der peitschenden Trägheit des Beines, erzeugt eine Dehnungs- und Entspannungsbewegung, die den Knoten löst. Schnürsenkel versagten noch schneller, wenn Gewichte an den Spitzen angebracht wurden. „Man braucht wirklich sowohl die impulsive Kraft an der Basis des Knotens als auch die Zugkräfte der freien Enden und der Schlaufen“, sagte Christopher Daily-Diamond, Co-Autor der Studie. „Ohne beides kann man scheinbar keinen Knotenversagen bekommen.“
Die meisten Leute, die keine Matrosen sind oder Pfadfinder Lernen Sie, wie Sie ihre Schuhe auf zwei Arten binden können: den quadratischen Knoten und den falschen Knoten. Letzteres ist schwächer, da die Knoten verdreht sind und nicht flach liegen. Aber selbst wenn Sie eine Bogenbiegung von einer laufenden Bowline kennen, macht es nichts: Forscher fanden heraus, dass Fliege-Knoten auf die gleiche Weise versagen, wenn auch nicht unbedingt gleichzeitig.
„Wir konnten zeigen, dass der schwache Knoten immer versagen wird und der starke Knoten in einer bestimmten Zeitskala versagen wird, aber wir tun es immer noch nicht verstehen, warum es einen grundlegenden mechanischen Unterschied zwischen diesen beiden Knoten gibt“, sagte Oliver O’Reilly, Berkeley-Professor für Mechanik Maschinenbau.
Eine Erkenntnis ist, dass, wenn ein Schnürsenkelknoten zu versagen beginnt, dies schnell geschieht. „Das Interessante an diesem Mechanismus ist, dass Ihre Schnürsenkel sehr lange in Ordnung sein können, und zwar erst, wenn Sie erhalten eine kleine Bewegung, um eine Lockerung zu bewirken, die diesen Lawineneffekt auslöst, der zum Versagen des Knotens führt“, sagt Gregg.
Dies könnte der erste Schritt in Richtung der Wissenschaft sein, einen Knoten herauszufinden, der sich nie auflöst (vielleicht ein mythischer Doppelknoten). In der Zwischenzeit gibt es immer Klettverschluss.
