Hoekom Jou Skoenveters kom altyd los

Die raaisel waarom jou skoenveters voortdurend hulself losmaak, kan uiteindelik 'n oplossing hê.

Die studie is meer as 'n voorbeeld van wetenskap wat 'n oënskynlike voor die hand liggende vraag beantwoord. 'N Beter begrip van knoopmeganika kan skerper insig gee in hoe geknoopte strukture onder 'n verskeidenheid kragte misluk.

Met behulp van 'n slow-motion kamera en 'n reeks eksperimente, toon die studie dat skoenveerknoop mislukking gebeur in 'n kwessie van sekondes, veroorsaak deur 'n komplekse interaksie van kragte.

"As jy oor knoopstrukture praat, as jy die skoenvet kan begin verstaan, kan jy dit aan ander dinge, soos DNA of mikrostrukture, toedien, wat onder dinamiese kragte misluk," sê Christopher Daily-Diamond, studeer mede-outeur en 'n gegradueerde student. aan die Universiteit van Kalifornië, Berkeley.

"Dit is die eerste stap om te verstaan ​​waarom sekere knope beter is as ander, wat niemand regtig gedoen het nie."


innerself teken grafiese in


Daar is twee maniere om die gemeenskaplike skoenvlee-strikdas te knoop, en een is sterker as die ander, maar niemand weet hoekom nie. Die sterk weergawe van die knoop is gebaseer op 'n vierkantige knoop: twee kant kruisings van teenoorgestelde handigheid bo-op mekaar. Die swak weergawe is gebaseer op 'n valse knoop; Die twee kant kruisings het dieselfde handigheid, wat veroorsaak dat die knoop draai, in plaas van om plat te lê wanneer dit vasgedraai word.

Die huidige studie toon dat beide weergawes op dieselfde manier misluk, en lê die grondslag vir toekomstige ondersoek na waarom die twee soortgelyke strukture verskillende strukturele integriteite het.

"Ons probeer knope vanuit 'n meganiese perspektief verstaan, soos waarom jy twee stringe kan aanneem en hulle op 'n sekere manier kan koppel wat baie sterk kan wees, maar 'n ander manier om hulle te verbind is baie swak," sê Oliver O'Reilly, 'n professor in meganiese ingenieurswese, wie se laboratorium die navorsing gedoen het. "Ons kon wys dat die swak knoop altyd sal misluk en die sterk knoop op 'n sekere tydskaal sal misluk, maar ons verstaan ​​steeds nie hoekom daar 'n fundamentele meganiese verskil tussen die twee knope is nie."

Die doel van die nuwe studie was om 'n basisbeginsel te ontwikkel van die meganika van hoe 'n skoenvezel-knoopbout onteien word onder dinamiese kragte. Vorige studies het beskryf hoe geknoopte strukture onder volgehoue ​​vragte misluk, maar min navorsing het getoon hoe geknoopte strukture misluk onder die dinamiese druk van die verandering van kragte en vragte.

Die eerste stap was om die proses van 'n skoenvezelknoop in slow motion op te teken. Studie mede-outeur en gegradueerde student Christine Gregg, 'n hardloper, het 'n paar hardloopskoene gesit en op 'n trapmeul gehardloop terwyl haar kollegas haar skoene verfilm het.

Die navorsers het bevind dat 'n skoenvleis unies soos volg lyk: Wanneer jy hardloop, tref jou voet die sewe keer die swaartekrag. Die knoop strek en ontspan dan in reaksie op daardie krag. Soos die knoop loslê, pas die swaaibeen 'n traagheidskrag aan die vrye ente van die veters, wat vinnig lei tot 'n mislukking van die knoop in so min as twee trappe na traagheid op die veters.

"Om my knope los te maak, trek ek aan die vrye punt van 'n boogstrop en dit kom ongedaan. Die skoenvleisknoop word losgemaak weens dieselfde soort beweging, "sê Gregg. "Die kragte wat dit veroorsaak, is nie van 'n persoon wat aan die vrye kant trek nie, maar van die traagheidskragte van die been wat heen en weer swaai terwyl die knoop losgemaak word van die skoen wat die grond herhaaldelik slaan."

Benewens die dinamiese interaksie van kragte op die knoop, het die beeldmateriaal ook 'n groot mate van versnelling aan die basis van die knoop geopenbaar. Om dieper te grawe, het die navorsers dan 'n impak slinger gebruik om 'n skoenvleisknoop te knoop en toetsknoopmeganika te gebruik deur 'n verskeidenheid verskillende veters te gebruik.

"Sommige veters kan beter wees as ander om knope te bind, maar die fundamentele meganika wat veroorsaak dat hulle misluk, is dieselfde, ons glo," sê Gregg.

Die navorsers het ook hul teorie getoets dat toenemende traagheidskragte op die vrye eindes die weglating van die knoop sou veroorsaak. Hulle het gewigte aan die vrye ente van die veters op 'n swaaiende knoop toegevoeg en gesien dat knope by hoër dosisse misluk namate die traagheidsmagte op die vrye ente toegeneem het.

"Jy benodig regtig die impulsiewe krag aan die basis van die knoop en jy benodig die trekkragte van die vrye ente en die lusse," sê Daily-Diamond. "Jy kan nie sonder enige knoop misluk nie."

Natuurlik, wanneer 'n persoon loop of hardloop, kom hulle skoenveters nie altyd los nie. Styf vasgemaakte veters kan meer siklusse van impak en been swaai om knoopfaling te veroorsaak as wat jy in 'n dag se lopende loop kan ervaar. Meer navorsing is nodig om al die veranderlikes betrokke by die proses uitmekaar te maak. Maar die studie bied 'n antwoord op die irriterende vraag waarom jou veters een oomblik goed lyk en dan die volgende losbandig raak.

"Die interessante ding oor hierdie meganisme is dat jou veters fyn vir 'n baie lang tyd goed kan wees, en dit is nie totdat jy 'n bietjie beweging kry om losmaak te veroorsaak wat die lawine-effek begin lei tot knoopfout nie," sê Gregg.

{youtube}_-aiynIphTw{/youtube}

Die studie verskyn in die Verrigtinge van die Royal Society A.

Bron: UC Berkeley

verwante Boeke

at InnerSelf Market en Amazon