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» » » Midiendo las fuerzas en un nudo

Referencia: physics.APS.org .
"Measuring the Forces in a Knot"
por Michael Schirber, 11 de septiembre 2015
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Los nudos atados con cable rígido tienen una geometría simplificada que revela la relación entre la configuración (topología) de un nudo y las fuerzas dentro de él. Los nudos tienen giros agudos y vueltas que hacen que los investigadores hayan tenido problemas para determinar con precisión cómo afecta la forma de un nudo a las fuerzas dentro de él.
 

Revelada la física del nudo. Se muestra aquí un doble nudo (n = 2) atado con una cuerda. Los investigadores fueron capaces de relacionar las fuerzas del nudo (tensión, fricción y resistencia a la flexión) con la topología (número de vueltas, n). Los experimentos se realizaron con un cable (no una cuerda), donde la rigidez a la flexión proporciona una mayor resistencia al cierre del bucle del nudo. M. K. Jawed et al., Phys. Rev. Lett. (2015)
Pero ahora un equipo ha modelado teóricamente un nudo simplificado, que muestra los efectos sobre las fuerzas internas se añade o se resta una vuelta. Los cálculos teóricos coinciden con los experimentos del equipo con unos cables de metal fino atados en grandes nudos abiertos. Estos resultados pueden orientar una labor futura en la caracterización de nudos más complicados, pequeños y estrechos.

Los nudos se definen por su configuración, o lo que los matemáticos llaman topología. Un cambio aparentemente pequeño en el procedimiento de atado puede producir un nudo completamente diferente, con propiedades mecánicas radicalmente distintas. Por ejemplo, un error común al atarse los cordones de los zapatos conduce conduce al menos seguro "nudo de la abuela".

La importancia topológia parece obvia para cualquiera que haya creado un "nudo corredizo", pero los modelos matemáticos todavía tienen que predecir exactamente cómo el rendimiento de un nudo depende de la topología. Parte de la dificultad es que los agudos giros y vueltas generan fuerzas que son difíciles de calcular, incluso con simulaciones por ordenador.

Chris Santangelo, de la Universidad de Massachusetts, Amherst, se asombra de que los autores pudieran caracterizar las fuerzas de fricción de un nudo en términos de su configuración. 'Creo que se abre un espacio interesante entre la topología y la mecánica'.

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Publicación: B. Audoly, N. Clauvelin, and S. Neukirch, “Elastic Knots,” Phys. Rev. Lett. 99, 164301 (2007).
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Editor del blog Pedro Donaire

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