Warum sich Schuhbänder lösen
Das Phänomen ist allzu gut bekannt, wissenschaftlich untersucht wurde es allerdings bisher nicht. Auf dieses unbekannte Terrain haben sich nun Wissenschaftler der University of California, Berkeley, vorgewagt. Zu diesem Zweck begab sich Christine Gregg, Expertin für Energietechnik, zunächst auf ein Laufband.
Während Gregg ging und lief, fertigten ihre Kollegen Zeitlupenvideos der Schuhbänder an. In einem zweiten Versuch schnürten sie die Schleife auch um ein spezielles Pendel, um die wirkenden Kräfte besser untersuchen zu können.
Die Studie
„The Roles of Impact and Inertia in the Failure of a Shoelace Knot“, Proceedings of the Royal Society A, 12.4.2017 (sobald online)
Zwei Kräfte lösen den Knoten
Das Ergebnis der Analyse im Fach „String-Theorie“: Beim Auftreten erhöht sich die auf den Knoten wirkende (Schwer-)Kraft erheblich. Als Reaktion darauf dehnt und entspannt sich der Knoten. Dadurch lockert er sich nach und nach. Gleichzeitig wirken Trägheitskräfte an den losen Enden der Schuhbänder, die beim Laufen vor- und zurückschwingen. Sie ziehen den Knoten schließlich auf.
Es gebe Schleifenvarianten, deren Knoten besser halten als andere, notieren die Forscher in ihrer Studie: Der „falsche Knoten“ - im Deutschen Altweiberknoten genannt - sei eine Variante, die sich besonders schnell löse. Der klassische Kreuzknoten halte hingegen länger, löse sich schließlich aber auch.
Die beiden Schleifenvarianten unterscheiden sich dadurch, wie beim Binden das lose Schuhband um die Schlaufe geführt wird. Die Forscher raten dazu, einmal selbst mit den Schleifen zu experimentieren, um den Unterschied herauszubekommen.
„Der schwache Knoten versagt immer“
„Wir konnten zeigten, dass der schwache Knoten immer versagt und der starke Knoten nach einer gewissen Zeit, aber wir wissen immer noch nicht, wo die entscheidenden mechanischen Unterschiede zwischen beiden Knoten liegen“, sagt Studienleiter Oliver O’Reilly. Das Problem sei alles andere als vollständig erforscht, viele Fragen zu den mechanischen Grundlagen noch offen. Auch der Einfluss der Schuhbandmaterials und seiner Oberfläche sei noch nicht geklärt.
Greggs Resümee: „Einige Bänder eignen sich vielleicht besser als andere zum Schnüren eines Knotens. Aber die Mechanismen beim Versagen des Knotens sind dieselben.“ Mit Folgestudien in diesem Fach ist zu rechnen.
science.ORF.at/dpa