Los científicos han desentrañando un problema nudoso: las fuerzas detrás de la desvinculación accidental de los cordones.
Por primera vez, investigadores documentaron la mecánica de los nudos de los cordones en movimiento, para comprender lo que los hace aflojar y en última instancia desatarse. Descubrieron que caminar y correr producen inesperadamente poderosas fuerzas — más fuerte que la montaña rusa más poderosa, que actúan sobre el nudo de los cordones y lazos y cabos sueltos.
En primer lugar, el nudo comienza a aflojar. Una vez que eso sucede, la acción de los extremos del aleteo aumenta el desenlace hasta que se desenreda el nudo, que ocurre muy pronto, escribieron los científicos en un nuevo estudio.
Descubrimientos científicos surgen a menudo de curiosidad sobre cuestiones cotidianas. El coautor del estudio Oliver O'Reilly, un profesor de ingeniería mecánica de la Universidad de California, Berkeley, dijo que se había preguntado durante años acerca de por qué los cordones de sus zapatos seguían desatándose, sin importar cuán cuidadosamente los había anudado.
Y entonces, cuando él estaba enseñando a su hija cómo atar sus zapatos, notó que había un montón de videos instructivos en línea demostrando el proceso, pero nada que explicara por qué se desataban.
Nudos en movimiento
O ' Reilly y sus colegas pidieron prestada una cámara de alta velocidad y filmaron los pies calzados de la coautor y ávida corredora Christine Gregg, una investigadora y candidate a un un doctorado de UC Berkeley, mientras corría en una cinta rodante.
"No pasó nada realmente durante mucho tiempo", dijo O'Reilly. "Y entonces, de repente, todo ocurrió — el cordón se desenredó muy rápido. "Este desenredar y la rapidez con que sucedió realmente nos sorprendió que y lo puso a intentar averiguar cómo sucedió, explicó.
Para ver cómo el nudo se deshacía, utilizaron un acelerómetro, un dispositivo que mide el movimiento — y descubrió que la fuerza gravitacional, o g-force, actuando sobre el nudo de los cordones de los zapatos era asombrosamente alta: hasta 7 G, dijo O'Reilly. Para poner eso en perspectiva, la montaña rusa más poderosa del mundo, la torre del Terror en Johannesburgo, Sudáfrica — produce un g-force de 6,3 G, dijo O'Reilly.
"Y tus cordones están sometidos a esta fuerza con cada paso de carrera", dijo.
A medida que la acción de Carrera se repite, el nudo comienza a deformarse y aflojar. Al mismo tiempo, los extremos del cordón y arcos están aleteando hacia adelante y hacia atrás, y empiezan a deslizarse a través del nudo, tanto como lo hacen cuando usted deliberadamente desata un arco.
"Los movimientos de aleteo hacia adelante y hacia atrás aumentan las fuerzas inerciales en los extremos libres," dijo O'Reilly. "Agrava el desequilibrio. Entonces tiran a través, y luego el cordón ha fallado."
Fuertes versus débiles
A continuación, los científicos probaron repetidamente dos de los nudos de los cordones de los zapatos más utilizados, ambos son variaciones del doble nudo, pero uno ha demostrado ser más robusto que el otro, usando cordones de vestir y un péndulo que imita la acción de un paso humano. Durante 15 minutos en un tramo, el péndulo sacudió los ponderados cordones de un lado a otro, con el movimiento oscilante que simula la oscilación de la pierna y los pesos que simula el impacto de un pie golpeando el suelo.
Constataron que dentro de los períodos de 15 minutos, todos los nudos débiles se fracasaron. Algunos de los nudos fuertes también fallaron, y varios de ellos se deshicieron cuando se agregó más peso a los cordones. Así que, si bien algunos tipos nudos pudieron mantenerse más que otros, las fuerzas que están en el trabajo finalmente causan un "efecto avalancha" que se burlan es probable que fuerza incluso el nudo más tenaz, dijo Gregg en un comunicado.
En el estudio, los investigadores rastrearon la deformación de los nudos en el tiempo y cómo fueron aflojados por la dinámica de caminar o correr. Crédito: Oliver M. O'Reilly
Estos resultados resolucionan un misterio que puede remontarse a cuando el primer zapato primitivo fue atado, hace miles de años. Aunque no se sabe exactamente cuando la gente descubrió que podría asegurar los zapatos con tiras de cuero o con cadenas hechas a mano de material vegetal o de otras fibras, uno de los ejemplos lo más temprano posible conocido de un tipo de cordón es cerca de 5.300 años de antigüedad y fue parte de los zapatos con los restos del hombre momificado conocido como Ötzi.
Quedan preguntas sobre por qué algunos nudos de cordón son más seguros que otros, y los estudios futuros podrían explorar la mecánica de débiles y fuertes nudos a descifrar mejor lo que hace que algunos fallen más rápidamente que otros, dijo O'Reilly.