چرا شلوارهای شما همیشه به هم پیوسته می آیند؟

رمز و راز این مسئله که چرا بندهای کفش شما دائماً خود را باز می کند می تواند سرانجام راه حلی داشته باشد.

این مطالعه فراتر از نمونه ای از علم است که به یک سوال ظاهراً واضح پاسخ می دهد. درک بهتر مکانیک گره می تواند بینشی واضح تر درباره چگونگی شکست سازه های گره خورده تحت نیروهای مختلف ارائه دهد.

با استفاده از یک دوربین آهسته و مجموعه ای از آزمایشات، این مطالعه نشان می دهد که شکستگی گره ساقه در عرض چند ثانیه اتفاق می افتد، که بوسیله یک تعامل پیچیده نیروها ایجاد می شود.

کریستوفر دیلی دیموند می گوید: "هنگامی که شما در مورد ساختارهای پیچیده صحبت می کنید، اگر می توانید شروع به درک زنجیر بکنید، می توانید آن را به چیزهای دیگری مانند DNA یا ریز ساختارها اعمال کنید که در اثر نیروهای پویا شکست می خورد." در دانشگاه کالیفرنیا، برکلی.

"این اولین گام برای درک این موضوع است که چرا گره های خاص بهتر از دیگران هستند، و هیچ کس واقعا این کار را انجام نداده است."


گرافیک اشتراک درونی


دو راه برای اتصال گره کراوات کراوات معمولی وجود دارد و یکی قوی تر از دیگری است، اما هیچ کس نمی داند چرا. نسخه قوی از گره بر اساس یک گره مربع است: دو تسمه عبور از طرف مقابل در بالای یکدیگر. نسخه ضعیف بر اساس گره نادرست است؛ دو گذر توری یکسان عمل می کنند، و گره را به جای محکم کردن دراز کشیدند.

مطالعه حاضر نشان می دهد که هر دو نسخه به همین شیوه شکست می خورند و زمینه را برای بررسی های بعدی در مورد اینکه چرا دو ساختار مشابه با یکدیگر یکپارچه ساختاری متفاوت هستند، ایجاد می کند.

"ما تلاش می کنیم گره ها را از دیدگاه مکانیک درک کنیم، چرا که شما می توانید دو رشته را بچرخانید و آنها را به روش خاصی متصل کنید که می تواند بسیار قوی باشد، اما یکی دیگر از راه اتصال آنها بسیار ضعیف است"، الیور اوریلی می گوید: استاد مهندسی مکانیک، که آزمایشگاه این تحقیق را انجام داد. "ما توانستیم نشان دهیم که گره ضعیف همواره شکست خواهد خورد و گره قوی در یک مقیاس زمانی خاص شکست نخورده، اما ما هنوز نمی فهمیم چرا تفاوت بین مکانیکی بین دو گره وجود دارد."

هدف از مطالعه جدید، ایجاد یک درک پایه ای از مکانیک چگونگی اتصال یک گره کراواتی به شاخه های پویا بود. مطالعات قبلی نشان داده است که چگونه ساختارهای پیچیده تحت بارهای پایدار شکست می یابند، اما پژوهش های کمی نشان داده اند که ساختارهای پیچیده تحت فشار دینامیکی تغییر نیروها و بارها شکست خورده اند.

اولین گام این بود که فرایند اتصال یک گره شاسی بلند را در حرکت کند کند. کریستین گرگ، همجنسگر و دانشجوی تحصیلات تکمیلی، دونده، یک جفت کفش را پر کرده و در یک تردمیل کار می کند، در حالی که همکارانش کفش های خود را گرفته اند.

محققان دریافتند که یک گره شاسی بلند این چنین است: هنگامی که در حال اجرا است، پای خود را به هفت برابر نیروی جاذبه زمین می رساند. گره گسترش می یابد و سپس در پاسخ به این نیروی شلوغ می شود. به عنوان گره گمشده، پا در حال نوسان نیروی ناشیانه در انتهای آزاد لنز ها را اعمال می کند، که به سرعت به ناچیز گره منجر می شود و تنها دو گام بعد از آنکه ناهنجاری در لبه ها انجام می شود.

"برای جدا کردن گره های من، من به پایان آزاد از کراوات کراوات می کشم و از بین می رود. گرگ می گوید: "گره شاخساره به علت همان حرکت حرکت می کند". "نیروهایی که این کار را انجام می دهند از فردی نیست که در انتهای آزاد قرار دارد، بلکه از نیروهای حرکتی پا به جلو و عقب در حال چرخش است، در حالی که گره از کفش بیرون می آید که بارها به زمین ضربه زده است."

علاوه بر تعامل پویا نیروهای بر روی گره، فیلم همچنین میزان بزرگی شتاب در پایه گره را نشان داد. محققان بعد از حفاری عمیق تر، از یک آونگ ضربه ای برای چرخش یک گره شاسی بلند استفاده می کردند و مکانیک گره تست را با استفاده از انواع مختلف لاکی ها استفاده می کردند.

گرگ می گوید: "بعضی از لنسها ممکن است برای اتصال گره ها بهتر از دیگران باشند، اما مکانیک اساسی که موجب شکست آنها می شود، همانند است، ما معتقدیم."

محققان همچنین تئوری خود را مبنی بر این که نیروهای نیروی گیرنده در انتهای آزاد به شکستن فرار از گره منجر می شوند، آزمایش کردند. آنها وزن را به انتهای آزاد لنگرها در یک گره نوسان اضافه کردند و دیدند که گره ها با افزایش بیشتر به عنوان نیروهای استریل در انتهای آزاد افزایش یافته اند.

Daily-Diamond می گوید: "شما واقعا نیاز به نیروی تحرک در پایه گره دارید و به نیروهای کشش از انتهای آزاد و حلقه ها نیاز دارید." "به نظر نمی رسد که هر دو از دست دادن گره برآیید."

البته، زمانی که یک شخص در حال راه رفتن و یا در حال اجرا است، shoelaces خود را همیشه می آیند untied. لنزهای محکم چسبنده می توانند چرخه های بیشتری از ضربه و نوسان پا را به وجود آورند تا موجب ناتوانی گره شود تا اینکه ممکن است در یک روز در حال پیاده شدن یا رانندگی تجربه شود. تحقیق بیشتری لازم است تا همه متغیرهای درگیر در فرآیند را از هم جدا کنند. اما این مطالعه پاسخی به سوال مزاحم ارائه می دهد که چرا لنزهای شما یک دقیقه خوب است و سپس بعد از اتمام رسیده است.

گرگگ می گوید: "چیز جالبی در مورد این مکانیزم این است که لنزهای شما برای مدت زمان بسیار خوبی است و تا زمانی که شما یک حرکت کوچک برای از دست دادن نداشته باشید، این اثر بهمنظور شکستن گره شروع می شود.

{youtube}_-aiynIphTw{/youtube}

این مطالعه در مقالات انجمن سلطنتی A.

منبع: UC برکلی

کتاب های مرتبط

at InnerSelf Market و آمازون