Почему шнурки развязываются шнурки: Ученые выяснили, почему шнурки все время развязываются

Ученые выяснили, почему шнурки все время развязываются

Подпишитесь на нашу рассылку ”Контекст”: она поможет вам разобраться в событиях.

Автор фото, Getty Images

Вы надеваете ботинки, завязываете на них шнурки потуже, но через какое-то время они все равно развязываются. Почему?

Ученые полагают, что нашли ответ на этот узловатый вопрос, лишавший покоя многих пешеходов и бегунов на протяжении долгих лет.

Как считают ученые, сила, с которой нога ударяет о землю при ходьбе, растягивает и расслабляет шнурок. Второй фактор — это сила, прилагаемая со стороны движущейся ноги: она оказывает воздействие на концы шнурков, как будто к ним прикасается невидимая рука.

Эксперты говорят, что понимание механизма развязывания шнурков при ходьбе может быть применено и в других областях — таких, например, как исследование ДНК.

При помощи замедленной видеосъемки инженеры-механики из Калифорнийского университета в Беркли обнаружили, что развязывание шнурка, вызванное комбинацией различных факторов, происходит за считанные секунды.

«Когда заходит речь об узловатых структурах, если вы понимаете, как происходит развязывание шнурков, то вы можете применить это знание в таких областях, как, например, ДНК или другие микроструктуры, которые перестают функционировать под воздействием динамических сил», — говорит главный исследователь проекта Кристофер Дэйли-Дайамонд.

«Это лишь первый шаг на пути к пониманию, почему определенные узлы оказываются крепче других. Никто до нас еще не проводил подобных исследований», — признается он.

Автор фото, Getty Images

Пропустить Подкаст и продолжить чтение.

Подкаст

Что это было?

Мы быстро, просто и понятно объясняем, что случилось, почему это важно и что будет дальше.

эпизоды

Конец истории Подкаст

Исследование началось, само собой, с завязывания шнурков.

Коллега и соавтор Дайамонда Кристин Грэгг надела беговые кроссовки, завязала на них шнурки и встала на беговую дорожку. Все это снималось на камеру.

Посредством этого эксперимента ученые обнаружили, что при беге нога ударяет о землю с перегрузкой в 7g. Реагируя на эту силу, узел шнурка растягивается.

По мере расслабления шнурка находящаяся в движении нога заставляет двигаться по инерции концы шнурков, что способствует их быстрому развязыванию.

«Чтобы развязать узел, мне стоит лишь потянуть за конец галстука-бабочки. Шнурок развязывается по той же схеме», — поясняет Кристин Грэгг.

«Только в случае со шнурками сила, приводящая к их развязыванию, — это не ваша рука, дергающая за конец, а центробежные силы движущейся вперед-назад ноги, в то время как шнурок уже ослаблен от того, что ботинок постоянно ударяет по земле».

Эксперты из Калифорнийского университета в Беркли провели серию экспериментов с разными типами шнурков.

И несмотря на то, что какие-то шнурки лучше завязываются, все они в результате развязывались по одной и той же описанной выше причине.

Полное описание экспериментов и их результаты были опубликованы в журнале «Известия Королевского научного общества» (Proceedings of the Royal Society A).

Что делать если развязываются шнурки на ботинках? Что сделать, чтобы они держались? Узлы, которые не развязываются.

Многим знакома ситуация, когда при покупке новой обуви радость от приобретения улетучивается: при ходьбе шнурки постоянно развязываются. Такое может случиться и со старой обувью, если вы купили новые шнурки. Казалось бы, проблема не такая значительная, но в действительности грозит не только потерей ботинка или кроссовка, но и падением, если наступить на шнурок. Страдают и наши нервы. В связи с этим необходимо найти способ, как привести обувь в порядок.

Что сделать чтобы шнурки не развязывались?

Для начала следует определиться, почему развязываются шнурки. Причины могут таиться в следующем:

  • шнурки сделаны из скользкого синтетического материала;
  • они не плоские, а в форме шнура с круглым срезом;
  • плохо затягивается «бантик»;
  • остаются слишком длинные кончики у «бантика», они болтаются при ходьбе или беге и в конце концов растягивают узел;
  • «бантик» вообще неправильно завязан.

Для решения первой проблемы следует заменить шнурки на хлопчатобумажные. Они не будут скользить, а скорее даже скрепляться между собой. Также используйте не грубые, а мягкие шнурки, они также имеют свойства держаться крепче.

Если вы не хотите заменять шнурки на новые, то попробуйте спрятать завязанный узелок внутрь. Там они будут плотно прилегать к ноге и ботинку, что предотвратит их развязывание.

Третий способ решения проблемы — заменить тканые шнурки на силиконовые. Они представляют собой застёжки, которые цепляются за противоположные отверстия в обуви и затягиваются под нужный размер. Их главный недостаток заключается в том, что подойдут по стилю они только к спортивной обуви, например, к кроссовкам или кедам, но никак не к классическим ботинкам.

Наконец, самым удобным вариантом является изменение способа завязывания «бантика» (или «заячьих ушек»), которому родители учат детей с детства. С первого взгляда кажется, что переучиться будет невозможно, но это не так. Достаточно нескольких дней тренировок, и вы сможете вязать новые узлы на любимых ботинках.

Способы закрепления узелков

Если у нас нет желания изучать новые узлы, самым простым выходом будет усовершенствовать привычный способ завязывания. Для этого сделайте обыкновенный «бантик» на ботинке, но оставьте ушки подлиннее. Затем получившиеся петли ещё раз завяжите между собой на простой одинарный узелок. Можно сделать его потуже, он развязывается без особых проблем.

Этот узел можно закрепить ещё одним несложным действием. Для этого проденьте одну или обе петли в отверстие дважды. С таким узлом процесс снятия обуви продлится на несколько секунд, но результат точно оправдает себя.

Также советуем попробовать слегка изменить привычный способ завязывания. Для этого обратите внимание на рисунок. После того как будет сделан первый узелок, петельку красного шнурка в правой руке (фото в нижнем левом углу) просуньте не снизу левой, а сверху её. Готово!

«Долгоиграющие» узлы

Попробуйте освоить несколько узлов, которые не будут развязываться даже при круглых шнурках, длительной ходьбе или занятии спортом. Вот некоторые из них:

  • узел Яна Фиггена. Для начала сделайте одинарный узел, затем сформируйте две петли на каждом конце. Далее петельки вводятся друг через друга и затягиваются. Усовершенствованная версия — «Мега Узел» — производится по той же схеме, однако с некоторым уточнением: на концах формируются «спиральные» петли в несколько оборотов, а затем пропускаются друг через друга;
  • двойной скользящий узел. Для его исполнения необходимо создать две петли и перекрестить их, затем загнуть кончики петель в противоположные стороны. Затем останется только продеть их через низ и затянуть до комфорта;
  • рифовый (морской) узел. Этот вариант не только очень крепок, но и хорош для завязывания коротких концов. Технология достаточно проста: после завязывания обыкновенного узла перекрестите свободные концы и сделайте два полуузла, как показано на схеме. Результат совсем не похож на привычный «бантик». Чтобы развязать его, достаточно потянуть за один конец, а остаток узелка просто сдвинуть вверх;
  • хирургический узел. По исполнению он мало отличается от традиционного, поэтому удобен. Его отличие состоит в том, что одна из петель пропускается через отверстие несколько раз и затягивается.

Что делать если появилась дырка в подошве ботинка?

Палантин спицами из мохера: схемы и описание

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:

Автор статьи:
Александра Попова

Путь к авторству был очень долгим и решительным. Я всегда знала, что увлечение модой и стилем, могут кому-то помочь. В моей голове много идей, а ведь всё начинается именно с них Я не стремлюсь произвести революцию в мире моды, но хочу, чтобы вы их слышали и чувствовали.
Если вы с чем-то не согласны или хотите задать какой-то вопрос, то я всегда открыта для вас, и готова помочь в любую минуту

Задать вопрос автору

Теория шнурков: наука показывает, почему шнурки развязываются

Новое исследование, проведенное инженерами-механиками Калифорнийского университета в Беркли, наконец, показывает, почему шнурки могут постоянно развязываться. Это вопрос, который задают все, часто после того, как останавливаются, чтобы перешнуровывать ботинки, но до сих пор никто не исследовал его. Исследование предполагает, что ответ заключается в том, что двойной удар сил топания и хлеста действует как невидимая рука, ослабляя узел, а затем дергая свободные концы ваших шнурков, пока они не распутаются.

Исследование представляет собой нечто большее, чем пример научного ответа на, казалось бы, очевидный вопрос. Лучшее понимание механики узлов необходимо для более четкого понимания того, как завязанные узлы разрушаются под действием различных сил. Используя камеру для замедленной съемки и серию экспериментов, исследование показывает, что разрыв узла шнурка происходит за считанные секунды из-за сложного взаимодействия сил.

«Когда вы говорите об узловатых структурах, если вы можете начать понимать шнурок, то вы можете применить его к другим вещам, таким как ДНК или микроструктуры, которые разрушаются под действием динамических сил», — сказал Кристофер Дейли-Даймонд, соавтор исследования. и аспирант в Беркли. «Это первый шаг к пониманию того, почему одни узлы лучше других, чего на самом деле еще никто не делал».

Исследование было опубликовано 11 апреля в журнале Proceedings of the Royal Society A .

Нажмите, чтобы увеличить: вид сверху на то, как завязать слабый узел (слева) и крепкий узел (справа). Эти два узла отличаются только относительным связыванием второго трилистника с первым трилистником (панели b и c). После вытягивания петель (указаны белыми стрелками) слабые и сильные узлы становятся прототипами ложных и квадратных узлов.

Есть два способа завязать обычный узел галстука-бабочки на шнурках, и один из них прочнее другого, но никто не знает почему. Сильный вариант узла основан на квадратном узле: два перекрещивания шнурка противоположной стороны друг над другом. Слабый вариант основан на ложном узле; два пересечения шнурка имеют одинаковую рукоятку, в результате чего узел скручивается, а не лежит ровно при затягивании. Текущее исследование показывает, что обе версии не работают одинаково, и закладывает основу для будущих исследований того, почему две похожие структуры имеют разную структурную целостность.

«Мы пытаемся понять узлы с точки зрения механики, например, почему вы можете взять две нити и соединить их определенным способом, который может быть очень прочным, но другой способ их соединения очень слабый», — сказал Оливер О’ Рейли, профессора машиностроения из Беркли, лаборатория которого проводила исследование. «Мы смогли показать, что слабый узел всегда выйдет из строя, а сильный узел выйдет из строя через определенный промежуток времени, но мы до сих пор не понимаем, почему между этими двумя узлами существует фундаментальная механическая разница».

Цель нового исследования состояла в том, чтобы разработать базовое понимание механики того, как узел галстука-бабочки на шнурке развязывается под действием динамических сил. Предыдущие исследования описывали, как узловатые конструкции разрушаются при длительных нагрузках, но мало исследований показали, как узловатые конструкции разрушаются под динамическим давлением изменяющихся сил и нагрузок.

Первым шагом была запись процесса развязывания шнурка в замедленной съемке. Соавтор исследования и аспирант Кристин Грегг, бегунья, зашнуровала пару кроссовок и побежала по беговой дорожке, пока ее коллеги снимали ее обувь.

Исследователи обнаружили, что узел шнурка развязывается следующим образом: при беге ваша нога ударяется о землю с силой, в семь раз превышающей силу тяжести. Узел растягивается, а затем расслабляется в ответ на эту силу. Когда узел ослабевает, качающаяся нога прикладывает силу инерции к свободным концам шнурков, что быстро приводит к разрыву узла всего за два шага после того, как инерция действует на шнурки.

«Чтобы развязать узлы, я дергаю свободный конец галстука-бабочки, и он развязывается. Узел шнурка развязывается из-за такого же движения», — сказал Грегг, научный сотрудник канцлера Беркли. «Силы, которые вызывают это, возникают не от того, что человек тянет за свободный конец, а от инерционных сил ноги, раскачивающейся вперед и назад, в то время как узел ослабляется от ботинка, неоднократно ударяющегося о землю».

В дополнение к динамическому взаимодействию сил на узле, кадры также показали большую величину ускорения в основании узла. Чтобы копнуть глубже, исследователи затем использовали ударный маятник, чтобы раскрутить узел шнурка и проверить механику узла, используя различные шнурки.

«Возможно, некоторые шнурки лучше подходят для завязывания узлов, чем другие, но мы считаем, что основная механика, вызывающая их неудачу, одна и та же», — сказал Грегг.

Исследователи также проверили свою теорию о том, что возрастающая сила инерции на свободных концах приводит к неконтролируемому разрыву узла. Они добавили грузы к свободным концам шнурков на качающемся узле и увидели, что узлы выходят из строя с большей скоростью по мере увеличения инерционных сил на свободных концах.

«Вам действительно нужна как импульсивная сила в основании узла, так и тянущие силы свободных концов и петель», — сказал Дейли-Даймонд. «Кажется, вы не можете получить отказ узла без обоих».

Конечно, когда человек ходит или бежит, его шнурки не всегда развязываются. Туго завязанные шнурки могут потребовать больше циклов ударов и махов ногой, чтобы вызвать отказ узла, чем можно было бы испытать за день ходьбы или бега. Необходимы дополнительные исследования, чтобы разделить все переменные, участвующие в этом процессе. Но исследование дает ответ на раздражающий вопрос о том, почему ваши шнурки в одну минуту кажутся хорошими, а в следующую развязываются.

«Самое интересное в этом механизме то, что ваши шнурки могут быть в порядке в течение очень долгого времени, и только после того, как вы сделаете одно небольшое движение, чтобы вызвать ослабление, начинается этот лавинный эффект, ведущий к разрыву узла», — сказал Грегг.

Почему ваши шнурки развязываются

Вы когда-нибудь смотрели вниз, чтобы увидеть, как ваши шнурки надежно завязаны, а через несколько секунд спотыкались о них? Исследователи из Калифорнийского университета в Беркли задались вопросом, почему шнурки так внезапно развязываются. В новом исследовании они обнаружили, что повторяющиеся удары обуви о землю, когда мы идем или бежим, ослабляют узел. Затем, когда мы размахиваем ногами, хлесткие движения свободных концов шнурков раздвигают их. За считанные секунды узел распутывается.

Они также обнаружили, что шнурки ослабевают быстрее, когда человек бежит. Это потому, что стопа бегуна ударяется о землю сильнее, чем во время ходьбы. Бегущая нога ударяется о землю примерно в семь раз сильнее силы тяжести. Эта сила заставляет узел растягиваться и расслабляться больше, чем при ходьбе.

Педагоги и родители, подпишитесь на шпаргалку

Еженедельные обновления, которые помогут вам использовать Science News Explores в учебной среде

Спасибо за регистрацию!

При регистрации возникла проблема.

Как только узел ослабнет, может потребоваться еще два шага, чтобы качающиеся шнурки полностью развязались.

Прежде чем начать новое исследование, команда Беркли просмотрела Интернет. Наверняка, думали они, кто-то где-то , должно быть, ответил, почему так происходит. Когда никого не было, «мы решили сами во всем разобраться», — говорит Кристин Грегг. Она кандидат технических наук в области машиностроения. Инженер-механик использует физику и знания о материалах и движении для проектирования, разработки, создания и тестирования устройств.

Грегг объединился с другим аспирантом Кристофером Дейли-Даймондом и их профессором Оливером О’Рейли. Вместе троим удалось разгадать тайну. Они поделились своим открытием 12 апреля в Proceedings of the Royal Society A .

Как они это выяснили

Команда начала с изучения бегуна Грегга. Она зашнуровала туфли и побежала по беговой дорожке, пока остальные смотрели. «Мы заметили, что долгое время ничего не происходило — а потом шнурки вдруг развязались», — говорит Daily-Diamond.

Они решили снять ее туфли на видео, чтобы изучить движение кадр за кадром. Они использовали сверхскоростную камеру, которая делает 900 изображений или кадров в секунду. Большинство видеокамер записывают только около 30 кадров в секунду.

С этой камерой команда действительно могла замедлить действие. Это позволяло им наблюдать за действием узла в замедленной съемке. Наши глаза не видят движения со скоростью 900 кадров в секунду. Мы видим менее подробно. Вот почему кажется, что наши шнурки крепко завязаны, а потом вдруг нет.

А почему до этого никто не догадался? Только недавно люди смогли снимать видео на таких высоких скоростях, объясняет Грегг.

Исследователи показали, что для развязывания узла необходимы как топание, так и раскачивание концов этих шнурков. Когда Грегг сидела на стуле и болтала ее ногами взад-вперед, узел оставался завязанным. Узел также остался завязанным, когда она топнула по земле, не размахивая ногами.

История продолжается под видео.


В этом видео показано, как совместные усилия раскачивания обуви и приземления приводят к тому, что шнурок развязывается.
К.А. Daily-Diamond, CE Gregg и O.M. О’Рейли/Proceedings of the Royal Society A 2017

Завяжите прочный узел

Конечно, ваши шнурки не развязываются каждый раз, когда вы идете или бегаете. Туго завязанным шнуркам нужно больше времени, чтобы освободиться. Также есть способ завязать их, чтобы они дольше оставались связанными.

Есть два распространенных способа завязывания шнурков. Один сильнее другого. В настоящее время никто не знает, почему.

Обычный бант на шнурках можно завязать двумя способами. Слабая версия слева. Оба узла выходят из строя одинаково, но более слабый развязывается быстрее. Калифорнийский университет, Беркли,

Более слабый бант основан на так называемом бабушкином узле. Вот как вы это делаете: скрестите левый конец с правым концом, затем заведите левый конец внутрь и наружу. Сделайте петлю на правой руке. Оберните другой шнурок против часовой стрелки вокруг петли, прежде чем протянуть его.

Более прочный лук основан на так называемом квадратном узле. Он начинается так же — с пересечения левого конца с правым концом и выведения левого конца наружу. Но, сделав петлю правой рукой, вы оборачиваете другой шнурок по часовой стрелке вокруг него.

Оба типа луков рано или поздно развяжутся. Но во время 15-минутного бегового теста Грегг и ее команда показали, что более слабый лук выходит из строя в два раза чаще, чем более сильный.

Ученые путем проб и ошибок знают, какие узлы крепкие, а какие слабые.