Mysteriet bag, hvorfor dine snørebånd konstant synes at løsne sig, kunne endelig have en løsning.

Undersøgelsen er mere end et eksempel på videnskab, der besvarer et tilsyneladende indlysende spørgsmål. En bedre forståelse af knude mekanik kunne give skarpere indsigt i, hvordan knyttede strukturer fejler under en række kræfter.

Ved hjælp af et slowmotion-kamera og en række eksperimenter viser undersøgelsen, at snorebåndsfejl sker i løbet af få sekunder udløst af en kompleks kræftinteraktion.

”Når du taler om knyttede strukturer, hvis du kan begynde at forstå snørebåndet, så kan du anvende det på andre ting, såsom DNA eller mikrostrukturer, der fejler under dynamiske kræfter,” siger Christopher Daily-Diamond, studiemedforfatter og en kandidatstuderende ved University of California, Berkeley.

"Dette er det første skridt mod at forstå, hvorfor visse knuder er bedre end andre, hvilket ingen virkelig har gjort."

Der er to måder at binde den fælles snørebåndsknude på, og den ene er stærkere end den anden, men ingen ved hvorfor. Den stærke version af knuden er baseret på en firkantet knude: to blondekrydsninger med modsat håndhøjde oven på hinanden. Den svage version er baseret på en falsk knude; de to blondekrydsninger har samme hånd, hvilket får knuden til at dreje i stedet for at ligge fladt, når den strammes.

Den nuværende undersøgelse viser, at begge versioner fejler på samme måde og lægger grunden til fremtidig undersøgelse af, hvorfor de to lignende strukturer har forskellige strukturelle integriteter.

"Vi forsøger at forstå knob fra et mekanikperspektiv, som f.eks. Hvorfor du kan tage to tråde og forbinde dem på en bestemt måde, der kan være meget stærke, men en anden måde at forbinde dem på er meget svag," siger Oliver O'Reilly, en professor i maskinteknik, hvis laboratorium gennemførte forskningen. "Vi var i stand til at vise, at den svage knude altid vil mislykkes, og den stærke knude vil mislykkes på en bestemt tidsskala, men vi forstår stadig ikke, hvorfor der er en grundlæggende mekanisk forskel mellem disse to knuder."

Målet med den nye undersøgelse var at udvikle en grundlæggende forståelse af mekanikken for, hvordan en snørebåndsbåndsknude bliver løsnet under dynamiske kræfter. Tidligere undersøgelser har beskrevet, hvordan knyttede strukturer fejler under vedvarende belastninger, men kun få undersøgelser har vist, hvordan knyttede strukturer fejler under det dynamiske tryk af skiftende kræfter og belastninger.

Det første trin var at registrere processen med en snørebånd, der løsnes i langsom bevægelse. Studiemedforfatter og kandidatstuderende Christine Gregg, en løber, snoede et par løbesko op og løb på en løbebånd, mens hendes kolleger filmede hendes sko.

Forskerne fandt ud af, at en snørebåndsknude løser sig sådan: Når du løber, rammer din fod jorden syv gange tyngdekraften. Knuden strækker sig og slapper derefter af som reaktion på den kraft. Efterhånden som knuden løsner, anvender det svingende ben en inertiakraft på blondernes frie ender, hvilket hurtigt fører til en svigt i knuden i så få som to skridt efter inerti virker på snørebåndene.

”For at løsne mine knuder trækker jeg i den frie ende af en slips, og den fortrydes. Snørebåndets knude løsnes på grund af den samme slags bevægelse, ”siger Gregg. "De kræfter, der forårsager dette, er ikke fra en person, der trækker i den frie ende, men fra de inertiale kræfter i benet, der svinger frem og tilbage, mens knuden løsnes fra skoen, der gentagne gange rammer jorden."

Udover den dynamiske vekselvirkning af kræfter på knuden afslørede optagelserne også en stor accelerationsstørrelse ved bunden af ​​knuden. For at grave dybere brugte forskerne derefter et påvirkende pendul til at svinge en snørebåndsknude og teste knudmekanik ved hjælp af en række forskellige snørebånd.

”Nogle snørebånd kan være bedre end andre til at binde knuder, men den grundlæggende mekanik, der får dem til at mislykkes, er den samme, mener vi,” siger Gregg.

Forskerne testede også deres teori om, at stigende inerti-kræfter i de frie ender ville udløse løbende svigt i knuden. De tilføjede vægte til de frie ender af snørebåndene på en svingende knude og så, at knuder mislykkedes i højere hastigheder, da inertiekræfterne på de frie ender steg.

”Du har virkelig brug for både den impulsive kraft ved bunden af ​​knuden, og du har brug for trækkræfterne i de frie ender og løkkerne,” siger Daily-Diamond. "Det ser ikke ud til, at du får knudesvigt uden begge dele."

Selvfølgelig, når en person går eller løber, kommer deres snørebånd ikke altid løs. Tætbundne snørebånd kan kræve flere slagcyklusser og svingende ben for at forårsage knudefejl, end man kan opleve i en dags løb eller løb. Mere forskning er nødvendig for at drille alle de variabler, der er involveret i processen, fra hinanden. Men undersøgelsen giver et svar på det irriterende spørgsmål om, hvorfor dine snørebånd ser godt ud et minut og derefter kommer løsgjort det næste.

”Det interessante ved denne mekanisme er, at dine snørebånd kan være fine i rigtig lang tid, og det er først, før du får en lille smule bevægelse for at forårsage løsnelse, der starter denne lavineeffekt, der fører til knudefejl,” siger Gregg.

{youtube}_-aiynIphTw{/youtube}

Undersøgelsen vises i Forløb af Royal Society A.

Kilde: UC Berkeley

Relaterede bøger

at InnerSelf Market og Amazon