平時在走路、跑步等運動時， 鞋帶跟著腿腳不?；蝿?， 時間一長就會漸漸松開 。 或許你從未在意， 這是一件司空見慣的小事， 可是科學家卻不這么看 。

科學家盯上了鞋帶打結
鞋帶打結， 只是生產生活中“結”的其中一種形式 。 除了系鞋帶之外， 手術后在傷口上縫線要用結， 建筑工地上使用的鋼纜也是結， 電線里面數根銅線也以結的形式延伸， 甚至我們的生命密碼——DNA本身就是一條纏繞的結……
在大自然、人類社會里， 結到處都有， 它把兩種、三種， 甚至多種東西纏繞在一起， 而且緊緊連接起來 。 如果不解開它， 就根本不了解它到底是怎么形成的 。 于是， 最常見的鞋帶打結就成了科學家重點研究的對象 。
美國加州大學伯克利分校有一位機械工程師對打結十分好奇， 并進行了深入的研究 。 他發現鞋帶打結基本上只有兩種方法， 一種較結實， 另一種較弱 。 較弱的打結法俗稱為“奶奶結”（又稱活結）， 一手執一端， 拿起鞋帶兩端， 先把兩端交叉成十字， 右端在上左端在下， 再把右端沿左鞋帶繞一圈， 并拉上來；然后雙手再次各執一端， 成十字交叉， 左端在上右端在下；最后把左端往下折， 拉住左端從交叉點到末端的中間， 從右鞋帶下面掏出來， 并系住 。
較結實的打結方法被稱為“平方結”（又稱死結）， 差別在于當鞋帶兩端第二次成十字交叉時， 不再拉住左端從交叉點到末端的中間， 而是拉住末端， 從右鞋帶下面掏出來， 并系緊 。
生活中， 這兩種方法也很常見， 但是它們所隱含的力學原理卻沒那么簡單 。
撞擊力與拉扯力的相互作用
研究人員好奇為什么鞋帶的活結很容易松開？要弄清楚這個問題， 必須從解結的過程上入手 。 研究人員找到志愿者， 將傳感器綁到他的鞋上， 并附著在鞋帶結上 。 這樣， 每當志愿者走路、跑步時， 鞋帶結所承受的力就會被檢測并記錄下來 。 同時， 研究人員還把同樣的結和傳感器綁在胳膊上， 并使胳膊不停地擺動（相當于腿的擺動）， 從而分析結的受力情況 。 這些都被視頻記錄了下來 。
通過視頻的慢動作回放， 研究人員發現， 跑步時平方結一般不會松開；奶奶結剛開始比較結實， 但后來當它出現一點松動時， 再跑不到兩步， 就會徹底松開 。 而且， 當志愿者的腿僅僅來回擺動時， 奶奶結不會松開；當他的腳僅僅在地上不斷踩踏時， 奶奶結也不會松開 。
研究人員推測， 奶奶結之所以松開， 肯定與擺動和踩踏之間的某些相互作用力有關 。 這個猜測很快得到了證實， 傳感器顯示， 跑步過程中腳踩踏地面時產生的撞擊力非常大， 正是這種力量使結慢慢變形， 乃至松開 。
【“鞋帶松開”的背后有什么秘密？】腿來回擺動時， 鞋帶打結后露出的兩端會隨之而不斷晃動， 圍繞著結而相互抽打 。 這會產生一股力， 拉扯鞋帶兩端， 就相當于人們解鞋帶時的拉扯力 。 另一方面， 腳不斷踩踏地面時， 鞋帶結的兩端所受撞擊力增加， 于是當擺動帶來的拉扯力與撞擊力疊加， 這股新的力就會對鞋帶產生更大的拉扯力 。 正是這股新的拉扯力， 使鞋帶結慢慢滑動， 逐漸松動， 最終徹底松開 。



研究打結的普遍意義
隨著對鞋帶打結的深入研究， 科學家對結的構造更加了解， 這對今天的微觀研究非常有幫助 。
在關于DNA及其他分子構成的微觀結構研究里， 科學家正在試圖構造這種結構， 因為它用途很廣 。 比如“DNA折紙術”， 就是利用天然DNA的長鏈與短鏈， 重新進行折疊、構造， 進而繪出方形、星形等其他形狀的圖案 。

猜你喜歡

• “姑娘果”是一種什么水果？
• 孩子脾氣暴躁如何糾正
• 中國茶癡“笨教授”——中國茶文化領域著名專家陳文華素描，大益茶
• 高考政治熱點《全面小康》之“精準扶貧”
• 術后忌口？別再被“發物”嚇到了
• “動物肝臟+胡蘿卜”= 拘僂病 + 中毒
• 手機記賬軟件“挖財”如何綁定銀行卡網銀
• 經常染發容易致癌，是真的嗎？安全染發，需牢記5點，早點了解
• 圓白菜的美味做法
• 蝦仁豆腐怎么做