Proč se rozvazují tkaničky na botách?

… a proč se rozvazují častěji u dětí než u dospělých? Na vině je zase jednou (a vy to tušíte) … fyzika. Jednoduchá pomoc. (délka blogu 5 min).   

Je to jeden ze zákonů schválnosti. Tkaničky na botách mají tendenci se rozvazovat - v nejnevhodnější situaci. 

Nevyhnul se mu ani někdejší první kosmonaut, Jurij Gagarin, na slavnosti, kterou uspořádali k jeho prvnímu letu do kosmu. Na záznamu je vidět, jak kráčí ke Chruščovovi, aby mu podal hlášení. Našlapuje ale zvláštně a jeho chůze je rozvláčná. Jde totiž - s rozvázanou botou. Těsně před Chruščovem se samozřejmě nesmí sehnout a zavazovat si tkaničky. Nesmí ale ani upadnout. 

Proč se ale tkaničky vůbec rozvazují a proč se to děje častěji u dětí? Vědci se na problém podívali vysokorychlostní kamerou a zjistili, v čem je problém. Na první pohled se může zdát, že je takový výzkum zbytečný. Není ale samoúčelný. Problémy s uzly, které se buď samy objevují tam, kde je nechceme, nebo s uzly, které se naopak rozvazují tam, kde jsou potřeba - se vyskytují ve spoustě technických oblastí. Není tedy na škodu, se na uzly podívat trochu zblízka. 

Běžecký experiment

K výzkumu si vědci vybrali běžkyni na běžeckém pásu. Boty byly zavázány různými druhy uzlů. Pohyb bot snímala speciální kamera.

Už z předchozích experimentů se vědělo, že se tkaničky nerozvazují tehdy, když s nohama jen kýváme ve vzduchu nebo s nimi dupeme po zemi na jednom místě. 

Efekt tedy musí vyvolávat pohyb, který kombinuje obě akce. 

Výzkum pak prověřil, že k rozvázání tkaničky dochází opravdu až tehdy, když na ni působí střídavě kyvadlový pohyb při švihnutí nohy a náraz, který vzniká došlápnutí na zem. 

Uzly

Podle zvyku a způsobu, jakým boty zavazují, se u většiny lidí na tkaničkách tvoří uzel symetrický nebo nesymetrický - viz spodní dva obrázky. 

Symetrický uzel sice odolává námaze při chůzi o něco déle, nakonec ale rezignuje stejně, jako jeho nesymetrický kolega. 

Fyzika rozvazujících se tkaniček

Zajímavé je, že se rozvazování dá dělit do několika fází. V těch prvních se téměř nedají pozorovat žádné změny. Přesto právě tady působí síly, které utažený uzel rozvolňují. Konečná fáze, kdy se tkanička opravdu rozváže, je velice krátká - často je k tomu nutné jen několik kroků. Pokud tedy máte pocit, že se dětem na nohou rozvazují tkaničky podezřele rychle a nečekaně - není to jen pocit. Je to fakt - a děti za něj nemohou. Může za něj … fyzika. 

Při došlápnutí na zem působí na uzel síly, které ho roztahují. Následuje rozvolnění. Na to, aby se tkanička rozvázala, to ale ještě nestačí. Důležitá je druhá část procesu, při které dochází ke kmitu nohy. Volné části tkaničky přitom následkem setrvačné síly poletují kolem boty. Je to právě působení této síly, která nakonec už předem rozvolněný uzel rozváže.

Proč se častěji rozvazují tkaničky dětem? 

Na vině jsou hned několik efektů. 

Děti mají kratší nohy a tak musí na určitém úseku udělat víc kroků než dospělý. Uzly na tkaničkách jsou tedy namáhány častěji a  musí tedy logicky povolit rychleji. 

Druhý efekt se týká samotné délky tkaničky. Pokud je v botě navléknutá normálně dlouhá varianta, jsou konce tkaniček i smyčky delší než u dospělých. Síla, která na ně působí při švihu nohy, je vyšší než u krátkých konců tkaniček, navlečených do větších, dospělých bot. 

Nezanedbatelný bude také fakt, že se děti rády pohybují aktivněji než dospělý člověk. Jejich kmit nohy je tedy intenzivnější - a tím také síly, které působí na zavázaný uzel. 

Problém? Řešení!

Na následujícím obrázku je ukázán způsob, jak si od rozvazujících se tkaniček můžete pomoci. Obě volné smyčky se (poté, co jste vytvořili základní uzel) spolu ještě jednou zauzlují. Klidně i několikrát.