To tajemnica, która uderza zarówno w 5-latki, jak i inżynierów mechaników: dlaczego, do diabła, sznurowadła wciąż się rozwiązują? Nowe badanie z UC Berkeley, który ukaże się 12 kwietnia w czasopiśmie Postępowanie Towarzystwa Królewskiego A, podejmuje ten dziwnie niedostatecznie zbadany problem i sformułował teorię, dlaczego nawet najciaśniejsze sznurowania zawodzą.
Naukowcy zbadali, w jaki sposób zawęźlone struktury zawodzą pod stałymi obciążeniami, ale nigdy pod zmieniającymi się, dynamicznymi. I to właśnie zbadali naukowcy z Berkeley. Aby to zrobić, ustawili kamerę w zwolnionym tempie, aby sfilmować koleżankę Christine Gregg, gdy uderza na bieżni. Po sfilmowaniu Gregga chodzącego i biegającego odkryli, że uszkodzenie węzła jest kombinacją dwóch sił: grawitacji i bezwładności.
Kiedy osoba biegnie, ich stopa uderza o ziemię z siedmiokrotną siłą grawitacji. To, w połączeniu z bezwładnością biczowania nogi, tworzy ruch rozciągający i rozluźniający, który rozluźnia węzeł. Sznurowadła psuły się w jeszcze szybszym tempie, gdy na szczytówki nakładano ciężary. „Naprawdę potrzebujesz zarówno siły impulsowej u podstawy węzła, jak i sił ciągnących wolnych końców i pętli” – powiedział Christopher Daily-Diamond, współautor badania. „Nie wydaje się, aby nie doszło do porażki węzła bez obu”.
Większość ludzi, którzy nie są żeglarzami lub Harcerze naucz się wiązać buty na jeden z dwóch sposobów: kwadratowy węzeł i fałszywy węzeł. Ten ostatni jest słabszy, ponieważ węzły są skręcone i nie układają się płasko. Ale nawet jeśli znasz zgięcie prześcieradła z biegnącej kręgli, nie ma to znaczenia: naukowcy odkryli, że węzły muszek zawodzą w ten sam sposób, choć niekoniecznie w tym samym czasie.
„Udało nam się pokazać, że słaby węzeł zawsze zawiedzie, a silny węzeł zawiedzie w określonej skali czasu, ale nadal nie zrozumieć, dlaczego istnieje zasadnicza mechaniczna różnica między tymi dwoma węzłami” – powiedział Oliver O’Reilly, profesor mechaniki w Berkeley Inżynieria.
Jednym z wniosków jest to, że gdy węzeł sznurowadła zaczyna zawodzić, robi się to szybko. „Ciekawe w tym mechanizmie jest to, że twoje sznurówki mogą być w porządku przez naprawdę długi czas, i to dopiero dostajesz odrobinę ruchu, aby spowodować poluzowanie, które rozpoczyna ten efekt lawinowy, prowadzący do uszkodzenia węzła”, mówi Gregg.
To może być pierwszy krok w kierunku nauki, aby odkryć węzeł, który nigdy się nie rozwiąże (może jakiś mityczny podwójny węzeł). W międzyczasie zawsze jest rzep.
