Наверняка каждому знакома ситуация, когда шнурки, несмотря на крепко завязанный узел, неожиданно развязываются во время ходьбы или бега. Приходится останавливаться и снова завязывать обувь, хотя кажется, что в этот раз узел затянут достаточно туго. Долгое время подобное явление воспринималось как обычная мелочь, однако у него есть вполне конкретное научное объяснение.
Инженеры-механики из Калифорнийского университета в Беркли выяснили, что причина кроется не столько в самом узле, сколько в механических силах, возникающих при движении. Во время ходьбы стопа регулярно ударяется о землю, из-за чего узел постепенно ослабевает. Затем инерция движения раскачивающейся ноги заставляет свободные концы шнурков двигаться, что в итоге приводит к развязыванию.
Интересно, что это исследование было опубликовано ещё в апреле 2017 года в научном журнале Proceedings of the Royal Society A. Несмотря на кажущуюся простоту вопроса, работа стала одним из первых серьёзных научных исследований, посвящённых механизму самопроизвольного развязывания шнурков. Учёные не только объяснили, почему это происходит, но и обозначили вопросы, которые ещё предстоит изучить.
В ходе экспериментов исследователи установили, что развязывание происходит в два этапа. Сначала при каждом ударе стопы о землю узел испытывает резкую нагрузку и постепенно ослабевает. Затем свободные концы шнурков начинают раскачиваться под действием инерции. Их движения дополнительно увеличивают нагрузку на узел, пока он окончательно не распускается.
При этом учёные подчёркивают, что исследование объясняет сам механизм развязывания, но не даёт исчерпывающего ответа на вопрос, почему одни узлы оказываются устойчивее других. Тем не менее оно позволило понять, что даже такой привычный процесс, как развязывание шнурков, подчиняется вполне определённым законам физики.