Учёные из Калифорнийского университета в Беркли выяснили, почему шнурки развязываются при ходьбе. Результаты исследования опубликованы в научном журнале Proceedings of the Royal Society A.
Учёные хотели понять механику развязывания шнурка под действием динамических сил. Предыдущие научные работы описывали, как узлы перестают быть таковыми при длительных нагрузках.
Для начала исследователи записали на видео бег одного из авторов работы, аспирантки Кристин Грегг (Christine Gregg), а затем проанализировали замедленную запись.
Оказалось, что во время бега нога ударялась о землю с силой, в семь раз превышающую силу тяжести. Это приводило к растягиванию и ослаблению узла. Когда он ослабевал, инерционная сила воздействовала на свободные концы шнурков и окончательно их развязывала. Потребовалась всего два шага, чтобы ослабить узел. Дополнительный вес на свободных концах ускорил этот процесс.
Силы, которые вызывают это, происходят от инерционных сил ноги, качающейся взад и вперёд. В то время как узел ослабевает от обуви, неоднократно ударяющейся о землю.
Кристин Грегг, соавтор исследования
В исследовании подчёркивается, что существуют два основных способа завязать шнурок бантиком. И один из них, по неизвестным причинам, держится лучше второго. Прочный способ основан на двойном прямом узле, когда шнурки пересекаются в противоположном направлении. Во втором случае используется ложный узел. Шнурки идут в одном направлении. В результате узел закручивается, а не ложится плоско при затягивании.
Исследование показало, что оба типа узлов развязываются одинаково. Но результаты создали основу для изучения вопроса, почему схожие структуры имеют разную прочность.
“Мы пытаемся понять узлы с точки зрения механики, например, почему вы можете взять две нити и соединить их определённым образом, который может быть очень сильным, но другой способ их соединения будет очень слабым.”
Мы смогли показать, что слабый узел в любом случае развяжется, а сильный узел развяжется в определённом масштабе времени. Но мы всё ещё не понимаем, почему существует фундаментальное механическое различие между этими двумя узлами.
Оливер О’Рейли, профессор машиностроения
Другой соавтор работы Кристофер Дейли-Даймонд (Christopher Daily-Diamond) сочла, что понимание механизма срыва узла шнурка поможет использовать его в отношении других вещей, например, ДНК или микроструктуры, которые не поддаются динамическим силам.
Если мы говорим об узлах, то понимание поведения шнурка можно перенести на другие структуры, вроде ДНК, не выдерживающие контакта с динамическими силами. Это — первый шаг к выяснению, почему некоторые узлы лучше других.
Кристофер Дейли-Даймонд, соавтор исследования
Хотите прокомментировать? Поделиться своим мнение можно на странице DiasporaNews в Facebook. Ставьте LIKE и мы будем сообщать вам о важном и интересном.
ЧИТАЙТЕ ТАКЖЕ:
http://www.diasporanews.com/top7/
