Det är ett mysterium som stumlar både 5-åringar och maskiningenjörer: Varför i helvete fortsätter skosnören att lossna? En ny studie från UC Berkeley, som publiceras den 12 april i tidskriften Proceedings of the Royal Society A, tar sig an denna konstigt undergranskade fråga och har lagt fram en teori om varför även de tightaste snören misslyckas.
Forskare har studerat hur knutna strukturer misslyckas under ihållande belastningar, men aldrig under skiftande, dynamiska. Och det är vad Berkeley-forskarna undersökte. För att göra det satte de upp en slow motion-kamera för att filma studiekamraten Christine Gregg när hon körde på löpbandet. Efter att de filmat Gregg gå och springa, fann de att knutfel är en kombination av två krafter: gravitation och tröghet.
När en person springer, deras fot träffar marken med sju gånger tyngdkraften. Det, i kombination med benets piskande tröghet, skapar en stretch- och avslappningsrörelse som lossar knuten. Snören misslyckades i ännu snabbare takt när vikter applicerades på spetsarna. "Du behöver verkligen både den impulsiva kraften vid basen av knuten och du behöver dragkrafterna från de fria ändarna och öglorna", säger Christopher Daily-Diamond, medförfattare till studien. "Du kan inte tyckas få knutfel utan båda."
De flesta människor som inte är sjömän eller Pojkscouter lära sig att knyta sina skor på ett av två sätt: den fyrkantiga knuten och den falska knuten. Den senare är svagare eftersom knutarna har en vridning och inte ligger platt. Men även om du känner till en arkböj från en löpande bowline, spelar det ingen roll: Forskare fann att fluga knutar misslyckas på samma sätt, men inte nödvändigtvis samtidigt.
"Vi kunde visa att den svaga knuten alltid kommer att misslyckas och den starka knuten kommer att misslyckas vid en viss tidsskala, men vi gör det fortfarande inte förstå varför det finns en grundläggande mekanisk skillnad mellan dessa två knutar, säger Oliver O'Reilly, Berkeley-professor i mekanisk teknik.
En takeaway är att när en skosnörsknut börjar misslyckas så gör den det snabbt. "Det intressanta med den här mekanismen är att dina snören kan vara bra under en riktigt lång tid, och det är inte förrän du får en liten rörelse för att orsaka lossning som startar denna lavineffekt som leder till knutfel”, säger Gregg.
Detta kan vara det första steget mot att vetenskapen ska ta reda på en knut som aldrig löses (kanske någon mytisk dubbelknut). Under tiden finns det alltid kardborreband.
