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Alltagsphänomen erforscht

Die Wissenschaft vom sich lösenden Schnürsenkel

Ein Forscherteam hat ein Rätsel gelöst, das bereits vielen Menschen Kopfzerbrechen bereitet hat. Warum gehen Schnürsenkelschleifen von alleine wieder auf? Die Antwort: Weil gleich zwei Kräfte im Spiel sind.

Es ist nichts weiter als reine Knotenmechanik. Aber die ist offensichtlich nicht ganz so leicht darzulegen: Auf 17 Seiten ergründen drei US-Forscher die Ursachen für das "Versagen der Schnürsenkelknoten", wie sie selbst es nennen.

Dieses Versagen passiere meistens innerhalb von Sekunden, schreiben Christopher Daily-Diamond, Christine Gregg und Oliver O'Reilly von der renommierten University of California at Berkeley im Journal "Proceedings of the Royal Society A". "Die Schnürsenkel können wirklich lange Zeit in Ordnung sein, bis dann eine klitzekleine Bewegung dafür sorgt, dass sich der Knoten lockert", sagt Christine Gregg. "Dann setzt eine Art Wirkungslawine ein, die die Schleife aufgehen lässt."

Christine Gregg muss es wissen, denn sie ist selbst passionierte Läuferin. Vielleicht war das der Grund, warum sie das Rätsel lösen wollte, weshalb man Schnürsenkel so oft ein zweites oder drittes Mal binden muss.

Forscher an der UC Berkeley lösen das Schnürsenkelproblem (UC Berkeley)

Sie haben das Schnürsenkel Problem gelöst: Christopher Daily-Diamond, Oliver O'Reilly und Christine Gregg (v.l.)

Der Grund - das weiß sie jetzt - ist folgender: Während des Laufens trifft der Fuß mit der siebenfachen Erdbeschleunigung auf dem Boden auf. Der Knoten dehnt sich als Antwort auf diese Wucht und entspannt sich wieder, wenn der andere Fuß zum Zuge kommt. Und das bei jedem Schritt. Im Laufe der Zeit lockert sich dadurch der Knoten.

Und noch eine zweite Kraft hat ihre unsichtbaren Hände im Spiel: die Trägheitskräfte der losen Schnürsenkelenden, die jedes Mal hin- und herschwingen, sobald der Fuß beim Laufen nach hinten geht. Sie ziehen dadurch an der Schleife. "Um eine Schleife zu lösen, ziehe ich einfach an einem freien Ende", erklärt Gregg. "Genau dasselbe passiert beim Laufen."

Beide Kräfte zusammen - der Impuls auf den Knoten und die Zugkräfte an den losen Enden und Schlaufen - geben dem Knoten schließlich den Rest: Er geht auf.

Richtige Wissenschaft

Daily-Diamond, Gregg und O'Reilly filmten mit Zeitlupenkameras, wie sich die Schnürsenkel während des Laufens einer Versuchsperson lösen. Auf dem Laufband mühte sich übrigens Christine Gregg selbst ab.

Apparatur zur Untersuchung von Knoten (picture-alliance/dpa/O’Reilly/Daily-Diamond/Gregg/University of California at Berkeley/Proceedings of the Royal Society A)

Mit dieser Apparatur untersucht man die Mechanik von Schnürsenkelknoten

In einem anderen Experiment banden sie eine Schnürsenkelschleife auf einer Apparatur fest, die hin- und herschwang und so den Knoten verschiedenen Kräften aussetzte. Sie befestigten auch zusätzliche Gewichte an den Schnürsenkelenden. Wie erwartet, ging die Schleife umso schneller auf, je schwerer das Gewicht war.

Nach Angaben der Forscher ist es übrigens egal, auf welche Art man seine Schleife bindet - früher oder später gehen sie alle auf, heißt es. Es gibt allerdings eine Möglichkeit, das unausweichliche Ereignis herauszuzögern: Die Schnürsenkel so fest binden, wie es nur geht. "Fest gebundene Schnürsenkel brauchen mehr Zyklen aus Impulsen und Beinschwüngen, bis der Knoten aufgeht. Es sind möglicherweise mehr, als man im täglichen Leben tatsächlich läuft oder geht", heißt es in der Pressemitteilung der Universität. Damit ist also bestätigt, was wir uns schon immer dachten: Fest binden hilft tatsächlich.

Wofür braucht man das?

Oliver O'Reilly leidet unter "chronisch offenen Schnürsenkeln", wie er der DW mitteilt. "Ich hab mich immer gefragt, woran das eigentlich liegt." Vor einigen Jahren habe er seiner Tochter beibringen wollen, wie man Schnürsenkel bindet. "Ich habe auf YouTube einige Videos dazu gefunden", erzählt er, "aber es gab nicht ein einziges Video, das zeigt, wie sich Schnürsenkel von selber lösen". So sei letztendlich die Idee für die Studie entstanden. 

Eine 17-seitige Studie zu selbstlösenden Schnürsenkeln mag als übertrieben und Zeitverschwendung erscheinen. Aber die Forscher sagen, sie verfolgten damit ein höheres Ziel: Sie wollten Knoten aus der Perspektive der Mechanik verstehen. Denn Knoten seien in der Natur weitverbreitet. "Wenn wir einmal angefangen haben, Schnürsenkel zu verstehen, dann können wir das auch auf andere Dinge anwenden - zum Beispiel DNA oder Mikrostrukturen, die dynamischen Kräften nachgeben", sagt Christopher Daily-Diamond.

Auf jeden Fall ist es eine Art von Wissenschaft, die jeder an sich selbst erfahren kann - oder zumindest an den Schuhen des Lebenspartners und der Kinder.

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