Apu

Tutkimus: Mikä tekee solmusta vahvan – Kolme tärkeintä ominaisuutta – Näin solmu pitää varmasti

Väriä vaihtavat kuidut auttoivat avaamaan solmujen salaisuudet. Kiipeilyn ja purjehtimisen ohella solmut ovat tärkeitä myös kirurgiassa ja esimerkiksi ompelutöissä.
Kuvat Kuvatoimisto MIT

Aukeilevatko kengännauhasi? Entä oletko miettinyt, miksi merimiessolmu on niin tiukka? Vaikka solmuja on käytetty jo tuhansia vuosia, ei niiden syvimmistä saloista ja toimivuudesta ole tiedetty paljonkaan.

Massachusetts Institute of Technologyn (MIT) tutkijat lähtivät selvittämään solmujen saloja matematiikan ja väriä vaihtavien kuitujen avulla.

Tutkijat tekivät ensin yksinkertaisia solmuja kuiduilla, jotka vaihtavat väriään, kun niitä venytetään. Värien vaihtuminen paljasti, mihin kohtaa solmua kohdistuu eniten kuormitusta.

He myös kehittivät matemaattisen mallin, joka ennustaa solmujen lujuutta.

Malli perustuu solmujen ominaisuuksiin, kuten niissä olevien risteämien määrään ja siihen, mihin suuntiin solmun eri osat vääntyvät solmua kiristettäessä.

Mallin ennusteet ja kuitujen värimuutokset vastasivat toisiaan. Tämän jälkeen simulaatiomallia käytettiin monimutkaisten solmujen suhteellisen lujuuden määrittämiseen.

Solmun vahvuus – 3 tärkeintä ominaisuutta

Tutkimuksen perusteella solmujen vahvuutta voi kuvata kolmella ominaisuudella:

  1. Sitä vahvempi solmu, mitä enemmän siinä on nauhan risteyskohtia.
  2. Vahvuutta lisää myös se, jos solmussa on enemmän kiertovaihtelua eli muutoksia kiertosuunnassa solmun eri kohdissa.
  3. Lisäksi solmua vahvistaa se, jos siinä on enemmän ”kiertoja” eli alueita, jossa kaksi yhdensuuntaista nauhaa kiertyvät toisiinsa vastakkaisista suunnista.

Nämä perussäännöt selittävät esimerkiksi sen, miksi merimiessolmu on vahvempi kuin ämmänsolmu: merimiessolmussa on enemmän kiertovaihtelua.

Veneilyssä käytettävä zeppeliinikytky taas on vahvempi, joskin vaikeampi avata kuin kiipeilijöiden käyttämä alppiperhonen.

Solmuilla on olennainen rooli arjen lisäksi myös biologisten ja fysikaalisten järjestelmien dynamiikassa aina dna:sta turbulenttiin plasmaan.

Julkaistu: 7.2.2020
Kommentoi »