Tại sao dây giày của bạn luôn luôn được cởi trói

Tại sao dây giày của bạn luôn luôn được cởi trói

Bí ẩn đằng sau lý do tại sao dây giày của bạn dường như liên tục tự cởi trói cuối cùng cũng có thể có một giải pháp.

Nghiên cứu này không chỉ là một ví dụ về khoa học trả lời một câu hỏi dường như rõ ràng. Hiểu rõ hơn về cơ học nút thắt có thể cung cấp cái nhìn sâu sắc hơn về cách các cấu trúc thắt nút thất bại dưới nhiều lực khác nhau.

Sử dụng máy ảnh chuyển động chậm và một loạt các thí nghiệm, nghiên cứu cho thấy rằng sự cố đứt dây giày xảy ra trong vài giây, được kích hoạt bởi sự tương tác phức tạp của các lực.

Khi bạn nói về các cấu trúc thắt nút, nếu bạn có thể bắt đầu hiểu về dây giày, thì bạn có thể áp dụng nó cho những thứ khác, như DNA hoặc các cấu trúc vi mô, thất bại dưới các lực động, ông nói, Christopher Daily-Diamond, đồng tác giả nghiên cứu và một nghiên cứu sinh tại Đại học California, Berkeley.

Đây là bước đầu tiên để hiểu tại sao các nút thắt nhất định tốt hơn các nút khác, điều mà chưa ai thực sự làm.

Có hai cách để thắt nút thắt dây giày thông thường, và một cách mạnh hơn cách khác, nhưng không ai biết tại sao. Phiên bản mạnh mẽ của nút thắt dựa trên một nút vuông: hai đường chéo ren của bàn tay đối diện chồng lên nhau. Phiên bản yếu dựa trên nút thắt sai; hai đường chéo ren có cùng một bàn tay, làm cho nút thắt thay vì nằm phẳng khi thắt chặt.

Nghiên cứu hiện tại cho thấy cả hai phiên bản đều thất bại theo cùng một cách, và đặt nền tảng cho việc điều tra trong tương lai về lý do tại sao hai cấu trúc tương tự có sự tích hợp cấu trúc khác nhau.


Nhận thông tin mới nhất từ ​​Nội tâm


Oliver Chúng tôi đang cố gắng hiểu các nút thắt từ góc độ cơ học, chẳng hạn như tại sao bạn có thể lấy hai sợi dây và kết nối chúng theo một cách nhất định có thể rất mạnh, nhưng một cách khác để kết nối chúng là rất yếu, ông Oliver O'Reilly nói. một giáo sư về kỹ thuật cơ khí, có phòng thí nghiệm đã tiến hành nghiên cứu. Chúng tôi đã có thể chỉ ra rằng nút yếu sẽ luôn thất bại và nút mạnh sẽ thất bại ở quy mô thời gian nhất định, nhưng chúng tôi vẫn không hiểu tại sao có sự khác biệt cơ bản giữa hai nút đó.

Mục tiêu của nghiên cứu mới là phát triển sự hiểu biết cơ bản về cơ học về cách thắt nút dây buộc dây giày được tháo ra dưới các lực động. Các nghiên cứu trước đây đã mô tả làm thế nào các cấu trúc thắt nút thất bại dưới tải trọng duy trì, nhưng ít nghiên cứu đã chỉ ra cách các cấu trúc thắt nút thất bại dưới áp lực động của việc thay đổi lực và tải.

Bước đầu tiên là ghi lại quá trình thắt nút dây giày trong chuyển động chậm. Đồng tác giả nghiên cứu và nghiên cứu sinh Christine Gregg, một người chạy bộ, tẩm một đôi giày chạy và chạy trên máy chạy bộ trong khi các đồng nghiệp của cô quay phim đôi giày của cô.

Các nhà nghiên cứu phát hiện ra rằng một nút thắt dây giày cởi trói như thế này: Khi chạy, chân bạn chạm đất gấp bảy lần lực hấp dẫn. Các nút thắt kéo dài và sau đó thư giãn để đáp ứng với lực đó. Khi nút thắt lỏng ra, chân đung đưa một lực quán tính lên các đầu tự do của dây buộc, điều này nhanh chóng dẫn đến sự thất bại của nút thắt chỉ trong hai bước sau khi quán tính tác động lên dây buộc.

Để gỡ nút thắt của tôi, tôi kéo vào phần cuối của một chiếc nơ và nó được tháo ra. Nút thắt dây giày được tháo ra do cùng một loại chuyển động, Gregg nói. Lực lượng gây ra điều này không phải từ một người kéo vào đầu tự do, mà từ lực quán tính của chân vung qua lại trong khi nút thắt được nới lỏng từ chiếc giày liên tục chạm đất.

Ngoài sự tương tác động của các lực trên nút thắt, đoạn phim còn cho thấy cường độ gia tốc lớn ở chân nút. Để đào sâu hơn, các nhà nghiên cứu sau đó đã sử dụng một con lắc tác động để xoay một dây giày và kiểm tra cơ học nút thắt bằng nhiều loại dây buộc khác nhau.

Một số dây buộc có thể tốt hơn những dây buộc khác, nhưng các cơ chế cơ bản khiến chúng bị hỏng là như nhau, chúng tôi tin rằng, Grey Gregg nói.

Các nhà nghiên cứu cũng đã kiểm tra lý thuyết của họ rằng việc tăng lực quán tính lên các đầu tự do sẽ kích hoạt sự thất bại của nút thắt. Họ đã thêm trọng lượng vào các đầu tự do của dây buộc trên một nút thắt và thấy rằng các nút thắt không thành công ở tốc độ cao hơn khi lực quán tính ở đầu tự do tăng lên.

Bạn thực sự cần cả lực đẩy ở đáy nút và bạn cần lực kéo của các đầu tự do và các vòng lặp, theo Daily Daily-Diamond. Bạn dường như không thể gặp thất bại khi không có cả hai.

Tất nhiên, khi một người đi bộ hoặc chạy, dây giày của họ không luôn luôn được cởi trói. Dây buộc chặt có thể đòi hỏi nhiều chu kỳ tác động và vung chân để gây ra lỗi nút thắt hơn so với người ta có thể trải nghiệm trong một ngày đi bộ hoặc chạy. Cần nhiều nghiên cứu hơn để trêu chọc tất cả các biến liên quan đến quá trình. Nhưng nghiên cứu này đưa ra một câu trả lời cho câu hỏi khó chịu về lý do tại sao dây buộc của bạn có vẻ ổn trong một phút và sau đó được tháo gỡ tiếp theo.

Điều thú vị về cơ chế này là dây buộc của bạn có thể ổn trong một thời gian rất dài và phải đến khi bạn có một chút chuyển động để gây ra sự lỏng lẻo mới bắt đầu hiệu ứng tuyết lở này dẫn đến thất bại nút thắt, ông Gregg nói.

Nghiên cứu này xuất hiện trong Kỷ yếu của Hội Hoàng gia A.

nguồn: UC Berkeley

Sách liên quan

{amazonWS: searchindex = Books; Keywords = shoelaces; maxresults = 3}

enafarzh-CNzh-TWnltlfifrdehiiditjakomsnofaptruessvtrvi

theo dõi Nội bộ trên

facebook-iconbiểu tượng twitterbiểu tượng rss

Nhận tin mới nhất qua email

{Emailcloak = off}

ĐỌC MOST