Sękaty z natury

Zdjęcie dzięki uprzejmości

Każdy wytrawny żeglarz wie, że jeden rodzaj węzła przymocuje szot do żagla przedniego, podczas gdy inny lepiej przymocuje łódź do palu. Ale co dokładnie sprawia, że ​​jeden węzeł jest bardziej stabilny od drugiego, nie było dobrze rozumiane — dopóki profesor matematyki Jörn Dunkel nie stworzył matematycznego modelu do ich badania.

Dunkel połączył siły z Mathiasem Kolle, profesorem nadzwyczajnym inżynierii mechanicznej, którego grupa zaprojektowała rozciągliwe włókna, które zmieniają kolor w odpowiedzi na naprężenia lub nacisk. Jego zespół użył włókien Kolle do wiązania różnych węzłów, w tym koniczyny i ósemek, fotografując każde włókno i odnotowując, gdzie i kiedy zmieniło kolor, wraz z siłami przyłożonymi podczas ciasnego naciągania.

Korzystając z tych danych, skalibrowali model symulujący rozkład naprężeń w węzłach. Następnie symulowali bardziej skomplikowane węzły i sporządzili proste diagramy, aby je przedstawić.

Porównując diagramy pospolitych węzłów babci, rafy, złodzieja i żalu, a także bardziej skomplikowanych, takich jak carrick, zeppelin i motyl alpejski, naukowcy zidentyfikowali kilka ogólnych zasad. Zasadniczo węzeł jest mocniejszy, jeśli ma więcej skrzyżowań pasm, a także więcej fluktuacji skrętu — zmienia się kierunek obrotu każdego segmentu pasma, gdy węzeł jest zaciskany. Zmiany te powodują tarcie, które sprzyja stabilności.

Odkryli również, że węzeł można wzmocnić, jeśli ma więcej cyrkulacji – regionów, w których dwie równoległe nici zapętlają się w przeciwnych kierunkach.

Jeśli weźmiesz rodzinę podobnych węzłów, z których wiedza empiryczna wyróżnia jeden jako „najlepszy”, teraz możemy powiedzieć, dlaczego może zasługiwać na to wyróżnienie, mówi Kolle. Możemy grać ze sobą w węzły do ​​celów szycia, żeglarstwa, wspinaczki i konstrukcji.

ukryć