Kung bakit ang iyong mga Shoelaces ay Laging Malalapit

Ang misteryo sa likod ng kung bakit ang iyong mga sapin ng sapatos ay tila hindi tinatanggal ang kanilang sarili ay maaaring magkaroon ng solusyon sa wakas.

Ang pag-aaral ay higit pa sa isang halimbawa ng agham na sumasagot sa isang tila halatang tanong. Ang isang mas mahusay na pag-unawa sa mga mekaniko ng buhol ay maaaring magbigay ng mas matalas na pananaw sa kung paano nabigo ang mga nakabuhol na istraktura sa ilalim ng iba't ibang mga puwersa.

Gamit ang isang mabagal na galaw camera at isang serye ng mga eksperimento, ang pag-aaral ay nagpapakita na ang kabiguan ng tali ng knot ay nangyayari sa loob ng ilang segundo, na nag-trigger ng isang kumplikadong pakikipag-ugnayan ng mga pwersa.

"Kapag pinag-uusapan mo ang mga istruktura ng knotted, kung maaari mong simulan ang pag-unawa ng sapatos, maaari mo itong ilapat sa iba pang mga bagay, tulad ng DNA o microstructures, na mabibigo sa ilalim ng mga dynamic na pwersa," sabi ni Christopher Daily-Diamond, mag-aaral na mag-aaral at nagtapos na estudyante sa University of California, Berkeley.

"Ito ang unang hakbang sa pag-unawa kung bakit ang ilang mga buhol ay mas mahusay kaysa sa iba, na walang tunay na nagawa."


innerself subscribe graphic


Mayroong dalawang mga paraan upang itali ang pangkaraniwang tali ng tali ng kurbata, at ang isa ay mas malakas kaysa sa isa, ngunit walang nakakaalam kung bakit. Ang malakas na bersyon ng pinagdahunan ay batay sa isang parisukat na magkabuhul-buhol: dalawang puntas na crossings ng kabaligtaran kamay sa tuktok ng bawat isa. Ang mahina na bersyon ay batay sa isang huwad na pinagdahunan; ang dalawang crossings ng puntas ay may parehong handedness, na nagiging sanhi ng pinagdahunan upang iuwi sa ibang bagay sa halip na nakahiga flat kapag tightened.

Ang kasalukuyang pag-aaral ay nagpapakita na ang parehong mga bersyon mabibigo sa parehong paraan, at inilalagay ang mga batayan para sa hinaharap na pagsisiyasat sa kung bakit ang dalawang katulad na mga istraktura ay may iba't ibang mga estruktural integridad.

"Sinusubukan naming maunawaan ang mga buhol mula sa pananaw ng mekanika, tulad ng kung bakit maaari kang kumuha ng dalawang hibla at ikonekta ang mga ito sa isang tiyak na paraan na maaaring maging napakalakas, ngunit isa pang paraan ng pagkonekta sa kanila ay mahina," sabi ni Oliver O'Reilly, isang propesor ng mechanical engineering, na ang lab ay nagsagawa ng pananaliksik. "Nakita namin na ang mahinang simpol ay palaging mabibigo at ang malakas na tali ay mabibigo sa isang tiyak na takdang panahon, ngunit hindi pa rin namin maintindihan kung bakit mayroong isang pangunahing mekanikal na pagkakaiba sa pagitan ng dalawang buhol na ito."

Ang layunin ng bagong pag-aaral ay upang bumuo ng isang pag-unawa sa baseline ng mga mekanika kung paano ang isang tali ng kurbatang yari sa kurbatang kurbatang ay untied sa ilalim ng mga dynamic na pwersa. Naunang inilarawan ng mga naunang pag-aaral kung paano nabigo ang mga natapos na mga istruktura sa ilalim ng matagal na pag-load, ngunit ang maliit na pananaliksik ay nagpakita kung paano nabigo ang mga natapos na mga istruktura sa ilalim ng mga pabagu-bagong pressures ng pagbabago ng mga pwersa at mga naglo-load

Ang unang hakbang ay upang i-record ang proseso ng isang tali ng sapatos na unti-unti sa mabagal na paggalaw. Pag-aralan ang may-akda at nagtapos na mag-aaral na si Christine Gregg, isang runner, ay naglatag ng isang pares ng running shoes at tumakbo sa isang gilingang pinepedalan habang ang kanyang mga kasamahan ay nag-film ng kanyang sapatos.

Natuklasan ng mga mananaliksik na ang tali ng tali ng sapatos ay natapos na tulad nito: Kapag tumatakbo, ang iyong paa ay pumasok sa lupa nang pitong beses ang lakas ng grabidad. Ang buhol ay umaabot at pagkatapos ay relaxes bilang tugon sa puwersa na iyon. Habang nilolos ang knot, ang swinging leg ay nagpapataw ng isang puwersang inertial sa mga libreng dulo ng mga laces, na mabilis na humahantong sa isang kabiguan ng magkabuhul-buhol sa kasing dami ng dalawang hakbang matapos ang pagkilos ng mga pagkilos sa mga laces.

"Upang hubusin ang aking mga buhol, kukunin ko ang libreng dulo ng isang bow kurbatang at ito ay bawiin. Ang tali ng tali ng sapatos ay untried dahil sa parehong uri ng paggalaw, "sabi ni Gregg. "Ang mga puwersa na nagdulot nito ay hindi mula sa isang tao na kumukuha sa libreng dulo, ngunit mula sa mga puwersang inertial ng bangka na nagba-swing pabalik-balik habang ang buhol ay naluluwag mula sa sapatos na paulit-ulit na nagwewelga sa lupa."

Bilang karagdagan sa mga dynamic na pakikipag-ugnayan ng mga pwersa sa magkabuhul-buhol, ang footage ay nagsiwalat din ng isang malaking magnitude ng acceleration sa base ng buhol. Upang humukay ng mas malalim, ang mga mananaliksik ay gumamit ng isang nakabitin na palawit upang i-ugoy ang isang tali ng sapatos at mga mekaniko ng knot ng pag-uusap gamit ang iba't ibang iba't ibang mga tali.

"Ang ilang mga laces ay maaaring maging mas mahusay kaysa sa iba para sa tinali knots, ngunit ang mga pangunahing mekanika na nagiging sanhi ng mga ito upang mabigo ay pareho, naniniwala kami," sabi ni Gregg.

Sinubok din ng mga mananaliksik ang kanilang teorya na ang pagtaas ng inertial pwersa sa mga libreng dulo ay mag-trigger ng walang kabuluhan kabiguan ng magkabuhul-buhol. Nagdagdag sila ng mga timbang sa mga libreng dulo ng mga laces sa isang swinging knot at nakita na ang mga knots ay nabigo sa mas mataas na mga rate habang ang mga inertial pwersa sa libreng dulo ay nadagdagan.

"Talagang kailangan mo ang puwersang puwersa sa base ng magkabuhul-buhol at kailangan mo ang mga pwersa ng paghila ng mga libreng dulo at ang mga loop," sabi ni Daily-Diamond. "Hindi mo maaaring tanggapin ang pagkakaiba sa magkabuhul-buhol nang hindi pareho."

Siyempre, kapag ang isang tao ay naglalakad o tumatakbo, ang kanilang mga sapatos ay hindi laging lumalabas. Ang mahigpit na mga tali ay maaaring mangailangan ng higit pang mga pag-ikot ng epekto at pagbaybay sa binti upang maging sanhi ng kabiguan sa pag-ikot kaysa sa isang maaaring makaranas ng isang araw na nagkakahalaga ng paglalakad o pagtakbo. Kinakailangan ang mas maraming pananaliksik upang pilantahin ang lahat ng mga variable na kasangkot sa proseso. Ngunit ang pag-aaral ay nag-aalok ng isang sagot sa nakakainis na tanong kung bakit ang iyong mga laces ay tila pinong isang minuto at pagkatapos ay dumating untied sa susunod.

"Ang kagiliw-giliw na bagay tungkol sa mekanismong ito ay ang iyong mga laces ay maaaring maging multa para sa isang talagang mahabang panahon, at ito ay hindi hanggang sa makakuha ka ng isang maliit na piraso ng paggalaw upang maging sanhi ng loosening na nagsisimula ito avalanche epekto na humahantong sa pagkagod kabiguan," sabi ni Gregg.

{youtube}_-aiynIphTw{/youtube}

Lumilitaw ang pag-aaral sa Mga pamamaraan ng Royal Society A.

Source: UC Berkeley

Mga Kaugnay Books

at InnerSelf Market at Amazon