Why do your shoelaces come untied? Ovvero perché si slacciano le scarpe? Questa è la domanda a cui hanno cercato di rispondere scientificamente alcuni ingegneri meccanici dell'Università di Berkeley, in California. La ricerca, che ha pubblicato le sue scoperte sulla rivista scientifica Proceedings of the Royal Society, non è solo una curiosità, ma affronta temi importanti riferiti alle forze della meccanica.
Il fatto che i lacci delle scarpe si slaccino facilmente quando camminiamo, soprattutto con passo veloce, dipende da due due forze fisiche che intervengono mentre ci si muove velocemente o si corre.
Sembra quasi che esse intervengano sui lacci come una mano virtuale che allenta i nodi e tira i cordoni dei lacci fino a slegarli. Lo studio riguarda infatti tutte le tipologie di strutture annodate, da quella biologica per eccellenza, ovvero la molecola del DNA, a quelle non organiche come le microstrutture dei materiali.
Le forze in gioco
Gli esperti stanno studiando le caratteristiche dei nodi dal punto di vista meccanico, e, come spiega Oliver O'Reilly, uno degli autori dello studio, non è la prima volta che in ingegneria meccanica si cerca di affrontare il problema. Fino ad ora nessuna ricerca aveva fatto luce sulle forze in gioco; i ricercatori ci sono riusciti grazie all'ausilio di filmati che riproducevano lo scioglimento di un nodo al rallentatore.
Il nodo in questione apparteneva ad un paio di scarpe da ginnastica che un loro collega indossava correndo sul tapis roulant. Da qui gli ingegneri hanno potuto sviluppare un modello matematico che ricorda il movimento del pendolo. La Teoria delle stringhe si basa dunque su colpi e contraccolpi: il video in slow motion ha dimostrato che il processo di slacciamento avviene perché, quando si corre o si cammina, il piede va ad impattare il terreno con una forza sette volte superiore alla gravità.
La reazione del nodo è quella di allungarsi e contrarsi, proprio come il moto di un pendolo, ovvero oscilla. L'oscillazione causa l’allentamento del nodo mentre la forza inerziale, derivante dall'oscillazione delle gambe nella camminata, incide sulle estremità libere dei lacci provocandone lo scioglimento.
Quali applicazioni può trovare questa scoperta?
I risultati ottenuti dall’università californiana potrebbero applicarsi a campi ben più utili. Comprendere le strutture annodate ci aiuta a capire le strutture "annodate" del DNA o di altre microstrutture. Cristopher Daily-Diamond, un coautore dela ricerca, afferma che questo è il primo passo per comprendere perché alcuni nodi sono migliori di altri, e fino ad ora nessuno l'hai mai fatto.
