Neden ayakkabı bağcığın hep çözülüyor?

Bağcıklarınızın neden sürekli olarak kendilerini çözdüğünün ardındaki gizem, sonunda bir çözüme sahip olabilir.

Çalışma, görünüşte bariz bir soruyu yanıtlayan bir bilim örneğinden daha fazlasıdır. Düğüm mekaniğinin daha iyi anlaşılması, düğümlü yapıların çeşitli kuvvetler altında nasıl başarısız olduğuna dair daha keskin bir fikir sağlayabilir.

Bir yavaş hareket kamerası ve bir dizi deney kullanılarak, çalışma ayakkabı bağı düğümü hatasının birkaç saniye içinde kuvvetlerin karmaşık bir etkileşimi ile tetiklendiğini gösterir.

“Günlük düğümler hakkında konuşurken, ayakkabı bağını anlamaya başlayabilirseniz, dinamik güçler altında başarısız olan DNA veya mikro yapılar gibi diğer şeylere de uygulayabilirsiniz” diyor Christopher Daily-Diamond, ortak yazar ve lisansüstü öğrencisi Berkeley, Kaliforniya Üniversitesi’nde.

“Bu, belirli düğümlerin neden hiç kimsenin yapmadığı diğerlerinden daha iyi olduğunu anlama yolundaki ilk adım.”


kendi kendine abone olma grafiği


Yaygın ayakkabı bağı papyon düğümünü bağlamanın iki yolu vardır ve biri diğerinden daha güçlüdür, ancak kimse nedenini bilmiyor. Düğümün gçlü versiyonu kare bir düğüme dayanır: birbirinin üzerine karşılıklı karşılıklılıktan iki dantel geçişi. Zayıf versiyon, sahte bir düğüme dayanmaktadır; iki dantel geçişi aynı el bağlantısına sahiptir ve bu da düğmenin sıkıldığında düz yatmak yerine bükülmesine neden olmaktadır.

Mevcut çalışma, her iki versiyonun da aynı şekilde başarısız olduğunu gösteriyor ve iki benzer yapının neden farklı yapısal bütünlüklere sahip olduğuna dair gelecekteki araştırmalar için zemin hazırlıyor.

Oliver O'Reilly, “Düğümleri neden mekanik olarak perspektiften anlamaya çalışıyoruz, örneğin neden iki tel çekip bunları çok güçlü bir şekilde bağlayabiliyorsunuz, ancak onları birbirine bağlamanın başka bir yolu çok zayıf” diyor. Laboratuvarı araştırmayı yapan makine mühendisliği profesörü. “Zayıf düğümün her zaman başarısız olacağını ve güçlü düğümün belirli bir zaman ölçeğinde başarısız olacağını gösterebildik, ancak neden bu iki düğüm arasında temel bir mekanik fark olduğunu anlamıyoruz.”

Yeni çalışmanın amacı, bir ayakkabı bağı papyon düğümünün dinamik kuvvetler altında nasıl çözüldüğünün mekaniğine dair temel bir anlayış geliştirmekti. Önceki çalışmalar, düğümlü yapıların sürekli yükler altında nasıl başarısız olduğunu açıkladı, ancak çok az araştırma düğümlü yapıların değişen kuvvet ve yüklerin dinamik baskıları altında nasıl başarısız olduğunu gösterdi.

İlk adım, yavaş çekimde çözülen bir ayakkabı bağı düğümü işlemini kaydetmekti. Ders çalışma grubu ve yüksek lisans öğrencisi Christine Gregg, koşucu, bir çift koşu ayakkabısı bağladı ve bir koşu bandında koşarken meslektaşları ayakkabılarını filme çekti.

Araştırmacılar bir ayakkabı bağı düğümü böyle çözülüyordu: Koşarken ayağınız yerçekimi kuvvetinin yedi katına çarpıyor. Düğüm gerilir ve daha sonra bu kuvvete yanıt olarak gevşer. Düğüm gevşettikçe, sallanan bacak, bağcıkların serbest uçları üzerine bir atalet kuvveti uygular; bu, bağların atalete bağlanmasıyla hızlı bir şekilde düğümün hareket etmesinden sonra iki adımda bir düğümde başarısızlığa yol açar.

“Düğümlerimi çözmek için papyonun serbest ucunu çekiyorum ve geri çekiliyor. Gregg, ayakkabı bağı düğümü aynı hareket nedeniyle çözülüyor ”diyor. “Buna neden olan kuvvetler, serbest ucu çeken bir insandan değil, düğüm tekrar tekrar yere vuran ayakkabıdan gevşetilirken ileri geri sallanan bacağın atalet kuvvetlerindendir.”

Düğüm üzerindeki kuvvetlerin dinamik etkileşimine ek olarak, görüntü ayrıca düğümün tabanında büyük bir hızlanma büyüklüğü ortaya çıkardı. Daha derine inmek için, araştırmacılar daha sonra bir ayakkabı bağı düğümü sallamak ve çeşitli mekanizmaları kullanarak düğüm mekaniklerini test etmek için etkileyici bir sarkaç kullandılar.

Gregg, “Bazı bağcıklar düğümleri bağlamak için diğerlerinden daha iyi olabilir, ancak onların başarısız olmasına neden olan temel mekanik aynıdır” diyor.

Araştırmacılar ayrıca, serbest uçlardaki artan atalet kuvvetlerinin düğümün kaçak başarısızlığını tetikleyeceği teorisini test etti. Sallanan bir düğümdeki bağcıkların serbest uçlarına ağırlıklar eklediler ve serbest uçlardaki atalet kuvvetleri arttıkça düğümlerin daha yüksek oranda başarısız olduğunu gördüler.

Daily-Diamond, “Düğümün dibinde hem itici kuvvete hem de serbest uçların ve halkaların çekme kuvvetlerine ihtiyacınız var” diyor. “İkisi olmadan düğüm yetmezliği elde edemezsiniz.”

Elbette, bir insan yürümeye veya koşmaya gittiğinde, ayakkabı bağcığı her zaman çözülmez. Sıkıca bağlanmış bağcıklar, düğümün arızalanmasına neden olmak için bir günde yürümeye veya koşmaya değecek birinden daha fazla çarpma ve bacak dönmesi gerektirebilir. Sürecin içerdiği tüm değişkenleri ayırmak için daha fazla araştırmaya ihtiyaç var. Ancak bu çalışma, bağcıklarınızın neden bir dakika kadar iyi göründüğü ve ardından bir sonraki çözüme kavuşan sinir bozucu sorusuna bir cevap sunuyor.

Gregg, “Bu mekanizma ile ilgili ilginç olan şey, bağcıklarınızın gerçekten uzun bir süre için iyi olabileceği ve bu çığ etkisi düğüm kaybına yol açan gevşemeye neden olacak küçük bir hareket elde edinceye kadar değil” dedi.

{youtube}-aiynIphTw{/youtube}

Çalışma, Kraliyet Cemiyeti Bildirileri A.

Kaynak: UC Berkeley

İlgili Kitaplar

at InnerSelf Pazarı ve Amazon