Физики при помощи высокоскоростной съемки выяснили, что причиной развязывания шнурков являются меняющиеся силы при движении ног. Основную роль ученые отвели силам инерции, которые тянут за свободные концы шнурков при ускоренном движении стопы, и реакции на удар ноги о поверхность. Исследование опубликовано в журнале Proceedings of the Royal Society A. Краткое изложение размещено на сайте EurekAlert!
Если разобраться со шнурками, можно многое сказать о ДНК и других системах, распадающихся под действием динамических сил, — говорит соавтор работы Кристофер Дейли-Даймонд из Калифорнийского университета в Беркли.
Целью исследования было понять механику процесса развязывания узла-бантика на шнурках под действием динамических сил. В предыдущих работах описывалось, как развязываются узлы при непрерывных нагрузках, но динамическим изменения сил и нагрузок уделялось мало внимания. Ученые выяснили, что сила, развиваемая при ударе о поверхность, в семь раз превышает силу тяжести. Узел растягивается и ослабляется в ответ на воздействие. Затем поднимающаяся с ускорением нога вызывает силы инерции, тянущие за свободные концы, что может быстро развязать ослабленный узел.
В дополнение к динамическому взаимодействию сил на узел высокоскоростная съемка также показала большую величину ускорения у основания узла. «Нужна как импульсная сила в основании узла, так и тянущее усилие на свободных концах и петелях, — поясняет Дейли-Даймонд. — По-видимому, узел не развязывается без обеих компонент». Авторы проверили свои выводы, увеличив веса концов, причем узел стал развязываться намного быстрее.