Forscher haben ein Alltagsrätsel gelöst: wieso Schnürsenkel sich lösen. Ein Zusammenspiel von wiederholtem Auftreten beim Gehen und dem Schwingen des Beines scheint dafür verantwortlich zu sein.
Wer kennt das nicht: Die Schleife am Schuh ist fest gezurrt, vielleicht sogar noch ein Knoten obendrauf gesetzt – und doch: Nach einiger Zeit des Gehens oder Laufens baumeln plötzlich die beiden Enden der Schnürsenkel lose am Schuh herunter. Amerikanische Forscher der University of California, Berkeley (UC Berkeley), wollten nun die genaue Ursache dieses Alltagsphänomens ergründen. Mit Hilfe einer Slowmotion-Kamera und unzähligen Versuchen konnten sie zeigen, dass die Auflösung des Knotens innerhalb von Sekunden geschieht, angestoßen von einem komplexen Zusammenwirken verschiedener Kräfte.
Dazu nahmen sie die Schuhe von Co-Autorin und Studentin Christine Gregg, einer Läuferin, auf: Während sie diese zuband – und im Anschluss daran mit ihnen eine Zeitlang auf einem Laufband joggte. Ihre Schnürsenkel waren dabei entweder mit einem Kreuzknoten oder mit einem so genannten Altweiberknoten geschlossen. Während ersterer symmetrisch ist und die Enden jedes Schnürsenkels direkt neben seinem Anfang liegen, ist der Altweiberknoten schief und gilt daher als weniger stabil.
Zwei Schritte – und die Schnürsenkel sind frei
Das Ergebnis: Beide Knoten lösten sich, wenn auch nicht zum gleichen Zeitpunkt. Die Kamera offenbarte, warum: Während des Rennens trifft der Fuß mit einer siebenmal stärkeren Kraft als der Erdanziehung auf den Boden auf. Dadurch dehnt sich der Knoten und zieht sich wieder zusammen. Auf diese Weise löst sich der Knoten an, gleichzeitig geben die schwingenden Beine eine Trägheitskraft auf die beiden freien Enden der Schnürsenkel – der Knoten geht auf. Dieses endgültige Auflösen geschieht oftmals innerhalb von nur zwei Schritten, stellten die Forscher überrascht fest.
„Um meinen Knoten zu öffnen, ziehe ich am freien Ende eines meiner Schuhbänder und der Knoten geht auf. Das gleiche passiert beim Laufen“, erklärt Gregg. Nur dass es in diesem Fall nicht eine Person, sondern Aufprall- und Trägheitskraft seien. Dabei ist das Zusammenspiel der beiden Kräfte entscheidend. Einzeln bewirken sie kein Lösen des Knotens, fanden die Wissenschaftler heraus. „Man braucht dafür wirklich beides: die Impulskraft an der Knotenbasis und die ziehenden Kräfte an den freien Enden und Schlaufen – und die Wiederholungen“, erklärt Co-Autor und Student Christopher Daily-Diamond.
Am Ende geht jeder Knoten auf
Wie schnell sich ein Knoten letztendlich löst, hängt dabei nicht nur von der Knotenart, sondern auch vom Gewicht der freien Enden und Schlaufen ab, fanden die Forscher heraus. Und natürlich löst sich ein Schnürsenkel nicht jedes Mal, wenn man Spazieren geht oder joggt. Fest geschnürte Schuhbänder benötigen viel mehr wiederholte Krafteinwirkungen, mehr als man vielleicht während des Tages ausführt.
Also: Schuhe immer fest und gut zubinden, dann läuft man den Knoten nicht so schnell lose. Für die Wissenschaftler sind übrigens nicht nur Schnürsenkel von Interesse: „Wir sprechen hier über Knotenstrukturen. Und wenn sie anfangen den Schnürsenkel zu verstehen, dann können sie das auch auf andere Strukturen anwenden, wie zum Beispiel die DNA oder Mikrostrukturen, die unter dynamischen Kräften zusammenbrechen“, sagt Daily-Diamond.
Und wir wünschen uns zum Schluss noch eine Vorschlag, wie wir den unerwünscht losen Senkeln entkommen.
http://news.berkeley.edu/2017/04/11/shoe-string-theory-science-shows-why-shoelaces-come-untied/
Kreuz- und Altweiber-Knoten (auch für den Selbsttest: Wie knote ich?) – Wassersportlern nicht unbekannt: http://www.twv-kanusport.at/wp/knoten/knoten-fur-verbindungen/
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