Enginyers mecànics de la Universitat de Califòrnia-Berkeley (UC Berkeley), als Estats Units, han descobert per què els cordons de les sabates es deslliguen. L'explicació es troba en la gravetat, en concret al doble cop sever de les trepitjades i per força mateixa del cop, que actuen com una mà invisible, afluixant el nus i després tirant dels extrems lliures dels seus cordons fins que tot es desfà.
Utilitzant una càmera de gravacions a càmera lenta i una sèrie d'experiments, l'estudi mostra que el nus del cordó es desfà en qüestió de segons per una complexa interacció de forces.
"Quan es parla d'estructures nuades, si comences a entendre el cordó de les sabates, llavors es pot aplicar a altres coses, com l'ADN o microestructures, que fallen sota forces dinàmiques", subratlla el coautor de l'estudi Christopher Daily-Diamond, estudiant de postgrau a Berkeley. "Aquest és el primer pas per entendre per què certs nusos són millors que d'altres, cosa que ningú realment ha fet", ressalta aquest investigador, el treball es publica aquest dimecres a la revista 'Proceedings of the Royal Society A'.
ENTENDRE ELS NUSOS DES D'UNA PERSPECTIVA MECÀNICA
Hi ha dues maneres de lligar el nus de la corbata comú i una és més forta que l'altra, però ningú sap per què. La versió forta del nus es basa en un nus quadrat: dues creus de cordons en mans oposades entrellaçats un sobre un altre. La versió feble es basa en un nus fals; les dues cruïlles tenen la mateixa dreta, fent que el nus es torci en lloc de quedar pla quan es prem. L'estudi actual demostra que ambdues versions fracassen de la mateixa manera i estableix les bases per a futures investigacions sobre per què les dues estructures similars tenen diferents integritats estructurals.
"Estem intentant entendre els nusos des d'una perspectiva mecànica, com per què es poden agafar dos cordons i connectar-los d'una manera que pot ser molt forta, i per què una altra forma de connectar-los és molt feble", assenyala el professor de Berkeley d'Enginyeria mecànica, Oliver O'Reilly, el laboratori va dur a terme la investigació. "Hem pogut demostrar que el nus feble fallarà sempre el nus fort fallarà en una escala de temps determinada, però encara no entenem per què hi ha una diferència mecànica fonamental entre aquests dos nusos", afegeix.
L'objectiu del nou estudi era desenvolupar una comprensió bàsica de la mecànica de com un nus de llaç es deslliga sota forces dinàmiques. Estudis previs han descrit com les estructures nuades fallen sota càrregues sostingudes, però poca investigació ha demostrat com les estructures nuades fallen sota les pressions dinàmiques de forces i càrregues canviants.
SET VEGADES LA FORÇA DE LA GRAVETAT A CÓRRER
El primer pas de l'estudi va ser registrar el procés d'un nus de cordó deslligant en càmera lenta. La coautora de l'estudi i estudiant graduada Christine Gregg, corredora, va lligar un parell de sabates corrents i va córrer en una cinta de córrer mentre els seus col·legues van filmar les seves sabates.
Els investigadors van descobrir que un nus de cordó com aquest es desfermava perquè al córrer, el cop del peu sobre el terra equivalia a set vegades la força de la gravetat, de manera que el nus s'estirava i després es afluixava en resposta a aquesta força. A mesura que el nus es afluixava, la cama oscil·lant aplicava una força d'inèrcia sobre els extrems lliures dels cordons, el que ràpidament va conduir a una fallada del nus en tan sols dos passos després que la inèrcia actués sobre els cordons.
"Per deslligar els meus nusos, tir l'extrem lliure d'un llaç i es desfà. El nus del cordó es deslliga a causa del mateix tipus de moviment", explica Gregg, membre de Berkeley. "Les forces que causen això no són d'una persona tirant de l'extrem lliure, sinó de les forces inercials de la cama que es balancegen cap enrere i cap endavant mentre el nus de la sabata colpejant repetidament terra s'afluixa".
A més de la interacció dinàmica de les forces en el nus, el mesurament també va revelar una gran magnitud d'acceleració a la base del nus. Per aprofundir més, els investigadors van utilitzar un pèndol impactant per balancejar un nus de cordó i provar la mecànica del nus utilitzant una varietat de cordons diferents. "Alguns cordons podrien ser millors que altres per lligar nusos, però la mecànica fonamental que els fa fallar és la mateixa, creiem", assenyala Gregg.
Utilitzant una càmera de gravacions a càmera lenta i una sèrie d'experiments, l'estudi mostra que el nus del cordó es desfà en qüestió de segons per una complexa interacció de forces.
"Quan es parla d'estructures nuades, si comences a entendre el cordó de les sabates, llavors es pot aplicar a altres coses, com l'ADN o microestructures, que fallen sota forces dinàmiques", subratlla el coautor de l'estudi Christopher Daily-Diamond, estudiant de postgrau a Berkeley. "Aquest és el primer pas per entendre per què certs nusos són millors que d'altres, cosa que ningú realment ha fet", ressalta aquest investigador, el treball es publica aquest dimecres a la revista 'Proceedings of the Royal Society A'.
ENTENDRE ELS NUSOS DES D'UNA PERSPECTIVA MECÀNICA
Hi ha dues maneres de lligar el nus de la corbata comú i una és més forta que l'altra, però ningú sap per què. La versió forta del nus es basa en un nus quadrat: dues creus de cordons en mans oposades entrellaçats un sobre un altre. La versió feble es basa en un nus fals; les dues cruïlles tenen la mateixa dreta, fent que el nus es torci en lloc de quedar pla quan es prem. L'estudi actual demostra que ambdues versions fracassen de la mateixa manera i estableix les bases per a futures investigacions sobre per què les dues estructures similars tenen diferents integritats estructurals.
"Estem intentant entendre els nusos des d'una perspectiva mecànica, com per què es poden agafar dos cordons i connectar-los d'una manera que pot ser molt forta, i per què una altra forma de connectar-los és molt feble", assenyala el professor de Berkeley d'Enginyeria mecànica, Oliver O'Reilly, el laboratori va dur a terme la investigació. "Hem pogut demostrar que el nus feble fallarà sempre el nus fort fallarà en una escala de temps determinada, però encara no entenem per què hi ha una diferència mecànica fonamental entre aquests dos nusos", afegeix.
L'objectiu del nou estudi era desenvolupar una comprensió bàsica de la mecànica de com un nus de llaç es deslliga sota forces dinàmiques. Estudis previs han descrit com les estructures nuades fallen sota càrregues sostingudes, però poca investigació ha demostrat com les estructures nuades fallen sota les pressions dinàmiques de forces i càrregues canviants.
SET VEGADES LA FORÇA DE LA GRAVETAT A CÓRRER
El primer pas de l'estudi va ser registrar el procés d'un nus de cordó deslligant en càmera lenta. La coautora de l'estudi i estudiant graduada Christine Gregg, corredora, va lligar un parell de sabates corrents i va córrer en una cinta de córrer mentre els seus col·legues van filmar les seves sabates.
Els investigadors van descobrir que un nus de cordó com aquest es desfermava perquè al córrer, el cop del peu sobre el terra equivalia a set vegades la força de la gravetat, de manera que el nus s'estirava i després es afluixava en resposta a aquesta força. A mesura que el nus es afluixava, la cama oscil·lant aplicava una força d'inèrcia sobre els extrems lliures dels cordons, el que ràpidament va conduir a una fallada del nus en tan sols dos passos després que la inèrcia actués sobre els cordons.
"Per deslligar els meus nusos, tir l'extrem lliure d'un llaç i es desfà. El nus del cordó es deslliga a causa del mateix tipus de moviment", explica Gregg, membre de Berkeley. "Les forces que causen això no són d'una persona tirant de l'extrem lliure, sinó de les forces inercials de la cama que es balancegen cap enrere i cap endavant mentre el nus de la sabata colpejant repetidament terra s'afluixa".
A més de la interacció dinàmica de les forces en el nus, el mesurament també va revelar una gran magnitud d'acceleració a la base del nus. Per aprofundir més, els investigadors van utilitzar un pèndol impactant per balancejar un nus de cordó i provar la mecànica del nus utilitzant una varietat de cordons diferents. "Alguns cordons podrien ser millors que altres per lligar nusos, però la mecànica fonamental que els fa fallar és la mateixa, creiem", assenyala Gregg.
Els investigadors també van provar la seva teoria que l'augment de les forces d'inèrcia en els extrems lliures desencadenaria el fracàs del nus i van afegir peses als extrems lliures dels cordons en un nus oscil·lant, veient que els nusos fallaven a velocitats més altes a mesura que augmentaven les forces inercials en els extrems lliures.
"Realment necessites tant la força impulsiva a la base del nus com les forces de tracció dels extrems lliures i els llaços", declara el coautor de l'estudi, que, en canvi, reconeix que quan una persona va a caminar o córrer, els seus cordons no sempre es deslliguen si aquests estan fermament lligats, per la qual cosa haurien de requerir més cicles de l'impacte. - elhuffpost.
"Realment necessites tant la força impulsiva a la base del nus com les forces de tracció dels extrems lliures i els llaços", declara el coautor de l'estudi, que, en canvi, reconeix que quan una persona va a caminar o córrer, els seus cordons no sempre es deslliguen si aquests estan fermament lligats, per la qual cosa haurien de requerir més cicles de l'impacte. - elhuffpost.
Tags:
MÉS ESTUDIS
