Это загадка, которая ставит в тупик и пятилетних детей, и инженеров-механиков: какого черта шнурки все время развязываются? Новое исследование Калифорнийского университета в Беркли, который будет опубликован 12 апреля в журнале Труды Королевского общества А, берет на себя эту странно недооцененную проблему и выдвигает теорию о том, почему даже самые тесные шнуровки терпят неудачу.
Ученые изучили, как узловые конструкции разрушаются при длительных нагрузках, но никогда при смещении, динамических. И это то, что исследовали исследователи из Беркли. Для этого они установили камеру с замедленной съемкой, чтобы снимать однокурсницу Кристин Грегг, когда она бежит по беговой дорожке. После того, как они засняли, как Грегг идет и бежит, они обнаружили, что разрушение узла - это комбинация двух сил: силы тяжести и инерции.
Когда человек бежитих ступня ударяется о землю с силой, в семь раз превышающей силу тяжести. Это, в сочетании с инерцией хлестания ноги, создает растягивающее и расслабляющее движение, которое ослабляет узел. Шнурки разваливались еще быстрее, когда к кончикам прилагались утяжелители. «Вам действительно нужна как импульсная сила в основании узла, так и тяговые силы свободных концов и петель», - сказал Кристофер Дейли-Даймонд, соавтор исследования. «Кажется, вы не можете получить отказ от узлов без обоих».
Большинство людей, не являющихся моряками или Бойскауты научитесь завязывать обувь одним из двух способов: квадратный узел и ложный узел. Последний более слабый, потому что узлы перекручены и не ложатся ровно. Но даже если вы знаете, как сгибается простыня из бегущей дуги, это не имеет значения: исследователи обнаружили, что узлы для галстуков-бабочек выходят из строя таким же образом, хотя и не обязательно в одно и то же время.
«Мы смогли показать, что слабый узел всегда будет выходить из строя, а сильный узел - в определенный период времени, но мы все еще не делаем этого. понять, почему между этими двумя узлами существует фундаментальная механическая разница », - сказал Оливер О’Рейли, профессор механики из Беркли. инженерное дело.
Один вывод заключается в том, что когда узел шнурка начинает выходить из строя, это происходит очень быстро. «В этом механизме интересно то, что ваши шнурки могут быть в хорошем состоянии очень долго, и только до тех пор, пока вы получаете небольшое движение, чтобы вызвать ослабление, которое запускает этот лавинный эффект, ведущий к разрыву узла », - говорит Грегг.
Это может быть первым шагом на пути к научному выяснению узла, который никогда не развязывается (возможно, какой-то мифический двойной узел). А пока липучка есть всегда.
