Wiskundig model voorspelt sterkte van knopen

Laurien Onderwater

2020-01-06 15:59:00

knoop knopen

Met van kleur veranderende vezels ontwikkelden MIT-onderzoekers een wiskundig model dat de stabiliteit van een knoop kan voorspellen.

Tijdens het zeilen en klimmen, bij het dragen van een stropdas of veterschoenen, en bij het inpakken van cadeaus. Er zijn talloze situaties te bedenken waarin een knoop van pas komt, maar er zijn ook heel veel verschillende soorten knopen. En niet elk type is even sterk. Daarom heeft een team van het MIT een model opgesteld dat toont hoe sterk welk type knoop is.

Lees ook:

Oudewijvenknoop

Hoofdonderzoeker Jörn Dunkel van het MIT legt uit: “Subtiele verschillen tussen knopen bepalen of een knoop sterk is of niet. Met ons model ben je in staat om aan te wijzen welke knoop van de twee de beste is.” Zo lijkt een platte knoop erg op een oudewijvenknoop, maar toch is de eerste sterker dan de ander. Hoe kan dat?

Het model van de Amerikaanse wetenschappers is gebaseerd op een eerdere studie die het gedrag van spaghetti en andere ‘touwachtige structuren’ onderzocht. Dit model werd samengevoegd met een soort kleurenkaart die het team had gemaakt. Deze color map is het resultaat van vezels, die van kleur veranderen zodra er een spanning op komt te staan, die waren uitgerekt.

Knopentheorie

Met het nieuwe model simuleerden Dunkel en zijn team vervolgens gecompliceerde knopen, waarbij ze noteerden welke knopen meer druk ervoeren en welke sterker waren dan andere knopen. Ook legden ze de resultaten vast met camera.

Hierdoor ontdekte de groep dat hoe vaker de strengen van een knoop elkaar kruisen en hoe vaker de draairichting verandert, des te stabieler de knoop is – wat eigenlijk best logisch is. Door deze simpele regels in de oren te knopen, kon het team verklaren waarom een platte knoop bijvoorbeeld sterker is dan een oudewijvenknoop. Hoewel de twee bijna identiek zijn, heeft de platte knoop simpelweg een groter aantal draaivariaties, waardoor hij een stabielere configuratie heeft.

Het onderzoek is gepubliceerd in vakblad Science.

Bronnen: Science, MIT News, New Atlas

Beeld: MIT

Ben je geïnteresseerd in de wereld van wetenschap & technologie en wil je hier graag meer over lezen? Word dan lid van KIJK! 







Podcast KIJK en luister via JUKE



Meer Nieuws