Siri nyuma ya kwanini viatu vyako vya viatu vinaonekana kujifunua kila wakati inaweza kuwa na suluhisho.

Utafiti huo ni zaidi ya mfano wa sayansi kujibu swali linaloonekana wazi. Uelewa bora wa fundi fundi unaweza kutoa ufahamu mkali juu ya jinsi miundo ya fundo inashindwa chini ya vikosi anuwai.

Kutumia kamera ya mwendo wa polepole na majaribio kadhaa, utafiti unaonyesha kuwa kutofaulu kwa fundo la viatu hufanyika kwa sekunde chache, ikisababishwa na mwingiliano tata wa vikosi.

"Unapozungumza juu ya miundo iliyofungwa, ikiwa unaweza kuanza kuelewa kiatu cha kiatu, basi unaweza kuitumia kwa vitu vingine, kama DNA au miundombinu, ambayo inashindwa chini ya nguvu za nguvu," anasema Christopher Daily-Diamond, anasoma coauthor na mwanafunzi aliyehitimu katika Chuo Kikuu cha California, Berkeley.

"Hii ni hatua ya kwanza kuelewa ni kwa nini mafundo mengine ni bora kuliko mengine, ambayo hakuna mtu aliyefanya kweli."

Kuna njia mbili za kufunga fundo la kawaida la upinde wa kiatu cha viatu, na moja ina nguvu kuliko nyingine, lakini hakuna anayejua kwanini. Toleo la nguvu la fundo linategemea fundo la mraba: kuvuka kwa lace mbili za kupeana kinyume juu ya kila mmoja. Toleo dhaifu linategemea fundo la uwongo; kuvuka kwa lace mbili kuna mkono mmoja, na kusababisha fundo kupinduka badala ya kulala gorofa wakati umekazwa.

Utafiti wa sasa unaonyesha kuwa matoleo yote yanashindwa kwa njia ile ile, na inaweka msingi wa uchunguzi wa baadaye kwa nini miundo miwili inayofanana ina ujumuishaji wa muundo tofauti.

"Tunajaribu kuelewa mafundo kutoka kwa mtazamo wa ufundi, kama vile kwa nini unaweza kuchukua nyuzi mbili na kuziunganisha kwa njia fulani ambayo inaweza kuwa na nguvu sana, lakini njia nyingine ya kuziunganisha ni dhaifu sana," anasema Oliver O'Reilly, profesa wa uhandisi wa mitambo, ambaye maabara yake ilifanya utafiti. "Tuliweza kuonyesha kwamba fundo dhaifu litashindwa kila wakati na fundo dhabiti litashindwa kwa kiwango fulani, lakini bado hatuelewi ni kwanini kuna tofauti ya kimsingi kati ya hizo fundo mbili."

Lengo la utafiti mpya lilikuwa kukuza uelewa wa kimsingi wa ufundi wa jinsi fundo la tie ya kiatu cha kiatu inavyofunguliwa chini ya nguvu za nguvu. Uchunguzi wa awali umeelezea jinsi miundo iliyofungwa inashindwa chini ya mizigo endelevu, lakini utafiti mdogo umeonyesha jinsi miundo iliyofungwa inashindwa chini ya shinikizo za nguvu za kubadilisha nguvu na mizigo.

Hatua ya kwanza ilikuwa kurekodi mchakato wa fundo la kiatu ukifungua kwa mwendo wa polepole. Mwandishi wa kusoma na mwanafunzi aliyehitimu Christine Gregg, mkimbiaji, alifunga jozi ya viatu vya kukimbia na kukimbia kwenye mashine ya kukanyaga wakati wenzake walipiga viatu vyake.

Watafiti waligundua kwamba fundo la kiatu linafunga kama hii: Unapokimbia, mguu wako unapiga ardhi mara saba ya nguvu ya mvuto. Fundo linajinyoosha na kisha kupumzika kwa kujibu nguvu hiyo. Wakati fundo linafunguliwa, mguu wa kugeuza hutumia nguvu isiyokuwa na nguvu kwenye ncha za bure za laces, ambayo husababisha haraka kutofaulu kwa fundo kwa hatua chache kama mbili baada ya inertia kutenda kwenye lace.

“Kufungua mafundo yangu, mimi huvuta mwisho wa bure wa tai ya upinde na huja kutekelezwa. Fundo la kiatu huja kufunguliwa kwa sababu ya mwendo sawa, ”anasema Gregg. "Nguvu zinazosababisha hii sio kutoka kwa mtu anayevuta bure, lakini ni kutoka kwa vikosi vya mguu visivyo na nguvu vinavyozunguka huku na huku wakati fundo limefunguliwa kutoka kwenye kiatu mara kwa mara likigonga ardhi."

Mbali na mwingiliano wa nguvu wa nguvu kwenye fundo, picha hiyo pia ilifunua ukubwa mkubwa wa kuongeza kasi chini ya fundo. Ili kuchimba zaidi, watafiti kisha walitumia pendulum inayoathiri kupiga fundo la kiatu cha viatu na fundi fundi wa majaribio kwa kutumia lace anuwai tofauti.

"Lace zingine zinaweza kuwa bora kuliko zingine kwa kufunga mafundo, lakini fundi wa kimsingi unaowasababisha washindwe ni sawa, tunaamini," Gregg anasema.

Watafiti pia walijaribu nadharia yao kwamba kuongezeka kwa nguvu za inertial kwenye ncha za bure kungechochea kutoroka kwa fundo. Waliongeza uzito kwenye ncha za bure za lace kwenye fundo ya kuzungusha na kuona kwamba mafundo yalishindwa kwa viwango vya juu wakati nguvu za inertial kwenye ncha za bure ziliongezeka.

"Kwa kweli unahitaji nguvu ya msukumo chini ya fundo na unahitaji nguvu za kuvuta za ncha za bure na matanzi," Daily-Diamond inasema. "Huwezi kuonekana kupata fundo bila zote mbili."

Kwa kweli, wakati mtu anaenda kutembea au kukimbia, viatu vyao vya viatu huwa havifunguliwi kila wakati. Lace zilizofungwa vizuri zinaweza kuhitaji mizunguko zaidi ya athari na kugeuza mguu kusababisha kutofaulu kwa fundo kuliko vile mtu anavyoweza kupata katika kutembea au kukimbia kwa siku. Utafiti zaidi unahitajika ili kutenganisha anuwai zote zinazohusika katika mchakato. Lakini utafiti unatoa jibu kwa swali linalokasirisha kwa nini lace zako zinaonekana sawa dakika moja na kisha ufunguliwe ijayo.

"Jambo la kufurahisha juu ya utaratibu huu ni kwamba lace yako inaweza kuwa sawa kwa muda mrefu sana, na sio mpaka upate mwendo mmoja kidogo wa kusababisha kulegeza ambayo huanza athari hii ya Banguko inayosababisha kutofaulu kwa fundo," Gregg anasema.

{youtube}_-aiynIphTw{/youtube}

Utafiti unaonekana katika Utaratibu wa Jumuiya ya Kifalme A.

chanzo: UC Berkeley

Vitabu kuhusiana

at InnerSelf Market na Amazon