鞋带常常不是缓慢松到一眼可见，而是看似牢固，几步之后突然散开。2017 年发表在《英国皇家学会学报 A》的研究用高速摄影、跑步机实验和摆锤装置发现，失效需要两种反复作用配合。
脚落地时，鞋和地面的冲击让绳结周期性受压、变形，摩擦约束逐渐减弱；腿向前后摆动时，鞋带自由端又因惯性甩动，对结中的绳段施加拉力。单有摆动而没有冲击，或单有冲击而自由端不动，都不容易使结迅速散开。当结被松到某个程度，自由端稍微变长，摆动产生的拉扯随之加强，于是形成正反馈：越滑出，越容易被继续拉出，最后在很少几步内完全失效。
这并不表示所有绳结都同样不可靠。研究比较了外形相近、拓扑不同的两种常见蝴蝶结：由方结结构形成的版本通常更稳，像“老奶奶结”那样扭向一侧的版本更容易失效；但在足够长的反复载荷下，较强的结也可能散开。中心原因不是重力把结慢慢拖开，而是冲击先削弱约束，惯性再拉动自由端。一个日常小故障，实际展示了材料摩擦、周期载荷与失稳怎样共同工作。
https://royalsocietypublishing.org/doi/10.1098/rspa.2016.0770
https://vcresearch.berkeley.edu/news/science-shows-why-shoelaces-come-untied
了解 Geoffrey Chen 的更多信息
订阅后即可通过电子邮件收到最新文章。