Fibrele care schimbă culoarea ajută la dezvăluirea misterelor cum funcționează nodurile

Decizia dacă un nod este potrivit pentru a fi legat a devenit ceva mai științific.

Unele noduri sunt mai puternice decât altele, dar oamenii de știință s-au chinuit să explice de ce. Acum, cu ajutorul fibrelor care își schimbă culoarea, cercetătorii au dezvoltat reguli matematice simple care pot determina rezistența relativă a diferitelor noduri pe baza topologiei nodurilor – geometria modului în care este legat nodul.

„In ciuda faptului ca [knots] există de mii de ani, nu se știu multe despre motivul pentru care funcționează așa cum o fac”, spune matematicianul aplicat Vishal Patil de la MIT.

Pentru a înțelege mai bine cele mai simple noduri, Patil și colegii săi au studiat fibrele care schimbă culoarea, cu nuanțe care dezvăluie zone de tensiune mai mare și mai mică într-un șuviș înnodat. Deformarea observată în noduri din acele fibre a fost de acord cu deformarea calculată în simulările computerizate ale cercetătorilor – care estimează, de asemenea, rezistența relativă a diferitelor noduri – raportează cercetătorii în 3 ianuarie. Ştiinţă. Echipa a folosit acea tehnică de simulare pentru a prezice rezistența relativă a nodurilor mai complicate cunoscute sub numele de îndoituri, care conectează două bucăți separate de frânghie.

Patil și colegii au descoperit apoi că trei caracteristici ar putea explica rezistența unui nod. În primul rând, cu cât firele se încrucișează de mai multe ori, cu atât nodul este mai puternic. Și răsucirea șuvițelor pe măsură ce se încrucișează, joacă, de asemenea, un rol: dacă firele sunt răsucite în direcții opuse, răsucirea se echilibrează, blocând nodul în loc. În cele din urmă, dacă firele adiacente alunecă în direcții opuse pe măsură ce un nod este strâns, acest lucru întărește și nodul.

Regulile prevăd doar rezistența relativă a fiecărui nod, adică dacă un nod este mai puternic decât altul, nu puterea sa globală. Pentru aceasta, cercetătorii ar trebui să ia în considerare detalii precum caracteristicile frânghiei sau fibrei folosite pentru a lega nodul.

Totuși, rezultatele explică, de exemplu, de ce un nod pătrat este mai puternic decât un alt nod similar numit nod bunică, care este notoriu pentru că provoacă șireturi slăbite (SN: 4/11/17). Spre deosebire de un nod pătrat, nodul bunică are o răsucire dezechilibrată – și asta te-ar putea împiedica într-adevăr.