Los científicos se preguntaron por qué las agujetas de tus tenis se desatan solas cuando vas caminando y no, no es por el nudo

Seguro te ha pasado: te amarras los tenis, empiezas a caminar y unos minutos después una de las agujetas ya está en el suelo. Nadie la tocó, nadie tiró de ella y, hasta donde recuerdas, el nudo estaba bien hecho, pero entonces, ¿cómo consiguió desatarse sola? La respuesta tiene poco de misterio y bastante de física. 

Un grupo de investigadores de la Universidad de California en Berkeley decidió mirar el fenómeno en cámara lenta para descubrir qué ocurría realmente dentro del nudo. Lo que encontraron fue bastante curioso: no es solamente el nudo, ni solamente la forma de caminar, sino la combinación del golpe contra el suelo y el movimiento de la pierna la que termina trabajando para desatarlo.

El proceso, además, ocurre de una manera muy poco intuitiva. Durante buena parte del tiempo, el nudo parece perfectamente estable y apenas cambia, pero después de acumular pequeños movimientos, llega un momento en el que el deslizamiento se acelera y el nudo pasa de parecer intacto a quedar completamente deshecho en apenas unos cuantos pasos.

El estudio comenzó con algo que cualquiera puede comprobar

Los investigadores querían entender un fenómeno bastante común, pero sorprendentemente poco estudiado: por qué un nudo de agujetas puede mantenerse firme durante mucho tiempo y, sin previo aviso, terminar completamente desatado mientras caminamos o corremos. Para comprobarlo, primero observaron qué ocurría cuando intentaban separar los movimientos que normalmente suceden al mismo tiempo.

Cuando una persona balanceaba la pierna hacia adelante y hacia atrás sin golpear el suelo, el nudo no se comportaba igual y cuando golpeaba repetidamente el pie contra una superficie sin producir el mismo movimiento pendular de la pierna, tampoco aparecía el mismo desatado. Eso les dio una pista bastante clara: hacían falta dos cosas al mismo tiempo.

Por un lado estaba el impacto del zapato contra el suelo y, por otro, el movimiento de la pierna y de los extremos libres de la agujeta. Para observar lo que ocurría entre ambos, los investigadores utilizaron grabaciones en cámara lenta y analizaron cómo cambiaban los nudos mientras los participantes caminaban y corrían.

No empieza cuando tiras de la agujeta

Nuestra intuición suele decirnos que una agujeta se desata porque uno de sus extremos comienza a tirar hasta sacar el cordón del nudo, pero los investigadores encontraron que el proceso comienza bastante antes de que puedas ver ese deslizamiento. Cada vez que el zapato golpea el suelo, el impacto produce una pequeña deformación momentánea en la estructura del nudo.

Al mismo tiempo, mientras la pierna se balancea, los bucles y los extremos libres de las agujetas siguen moviéndose por inercia, y la combinación de ambos efectos puede abrir ligeramente la parte central del nudo y reducir la fricción que mantiene unidos los segmentos del cordón. Ese pequeño cambio es suficiente para que uno de los extremos empiece a deslizarse.

A partir de ahí comienza una especie de reacción en cadena. El cordón avanza un poco, cambia la longitud de los extremos y vuelve a moverse con más facilidad durante el siguiente paso, y lo que parecía un nudo perfectamente estable empieza entonces a perder terreno poco a poco, aunque desde fuera todavía no parezca que está ocurriendo gran cosa.

El nudo entra en un círculo vicioso

Cuando uno de los extremos libres se desliza hacia afuera, se vuelve más largo y también tiene más capacidad de moverse por inercia. En el siguiente ciclo de movimiento puede ejercer una fuerza mayor sobre la estructura del nudo y favorecer otro pequeño deslizamiento. El sistema empieza a ayudarse a sí mismo en la dirección equivocada.

Por eso el nudo no suele deshacerse a una velocidad constante. Primero puede aflojarse tan despacio que ni siquiera lo notas, pero conforme el extremo libre crece y la fricción deja de ser suficiente para mantener todo en su sitio, las fuerzas inerciales empiezan a dominar y en ese momento, el proceso cambia de ritmo.

Los investigadores describieron este comportamiento como un fallo acelerado. Dicho de una manera más sencilla, la mayor parte del tiempo parece que no ocurre nada, hasta que de repente ocurre todo, por lo que esa es precisamente la razón por la que sentimos que la agujeta se desató "de la nada".

Por eso parece que la agujeta se soltó de repente

Puedes caminar durante varios minutos y ver que el nudo sigue exactamente donde lo dejaste. Después das unos cuantos pasos más y, casi sin darte cuenta, la agujeta ya está arrastrándose por el suelo, por lo que la sensación es que el nudo pasó de estar completamente intacto a desaparecer en un instante.

En realidad, el proceso llevaba tiempo ocurriendo. Los pequeños impactos y movimientos habían ido modificando la estructura del nudo una y otra vez, hasta que el extremo libre alcanzó una longitud y una velocidad de movimiento suficientes para acelerar el desatado, y la fase final puede ocurrir en apenas unos cuantos ciclos de impacto.

Es un poco como empujar una puerta muy pesada: al principio casi no notas movimiento, pero después de acumular pequeños desplazamientos, llega un punto en el que todo parece moverse de golpe. Con las agujetas ocurre algo parecido, solo que a una escala mucho más pequeña y mucho más rápida.

El suelo también participa en el crimen

Para averiguar qué tan fuerte era realmente el golpe que recibía un nudo durante una caminata, los investigadores colocaron acelerómetros cerca de los cordones y midieron los impactos en distintos tipos de calzado. Analizaron tenis para correr, botas de senderismo, zapatos casuales y calzado minimalista para comprobar si el comportamiento era exclusivo de un tipo de zapato.

Durante las pruebas de caminata encontraron impactos de aproximadamente 6 a 8 veces la aceleración de la gravedad, y utilizaron un valor cercano a 7 g en sus experimentos controlados. En otras palabras, cada paso le daba al nudo un golpe bastante más importante de lo que parece cuando simplemente caminas por la calle.

Ese impacto no desata por sí solo el cordón, pero sí contribuye a deformar el nudo y a iniciar el movimiento que después aprovecha la inercia. El golpe contra el suelo es una de las piezas del problema, no la explicación completa.

Pero la inercia de los cordones hace buena parte del trabajo

El impacto por sí solo tampoco explicaba todo. Los investigadores comprobaron que golpear el pie contra el suelo sin reproducir el movimiento de balanceo de la pierna no provocaba el mismo tipo de desatado. Hacía falta que los extremos libres y los bucles del cordón continuaran moviéndose mientras el pie cambiaba de dirección.

Eso ocurre por inercia. Aunque el zapato ya esté cambiando de movimiento, los extremos de las agujetas tienden a seguir desplazándose y ese movimiento genera fuerzas que pueden abrir un poco el centro del nudo y después, el extremo libre empieza a deslizarse y el proceso se repite durante el siguiente paso.

Por eso el fenómeno es mucho más fácil de entender si imaginamos que el nudo está recibiendo una combinación de golpes y tirones en cada ciclo. El pie hace una parte del trabajo, la pierna otra y los cordones terminan llevando esas fuerzas directamente al nudo.

Y sí, la forma del nudo importa

Aquí hay una precisión importante frente a la idea de que el problema "no es el nudo". Sí es el nudo, pero no solamente el nudo. Los investigadores estudiaron dos configuraciones distintas: el llamado granny knot, o nudo de abuela, y el square knot, conocido como nudo cuadrado.

La diferencia está en la forma en que se cruzan los cordones. En el nudo cuadrado, los cruces se alternan y la estructura queda más estable, mientras que en el nudo de abuela los cruces van en el mismo sentido y el cordón tiende a retorcerse; además de que esa pequeña diferencia geométrica cambia cuánto puede resistir el sistema antes de empezar a aflojarse.

Los experimentos mostraron que el nudo débil se aflojaba y fallaba más rápido que el fuerte. Durante las pruebas, el nudo cuadrado llegó a resistir sin un fallo completo durante los periodos observados. Así que el movimiento de caminar puede poner el nudo en problemas, pero la arquitectura del propio nudo determina cuánto tarda en rendirse.

Los científicos construyeron una máquina para reproducirlo

Observar a personas caminando servía para descubrir el fenómeno, pero no permitía separar cada una de las fuerzas involucradas. Por eso los investigadores construyeron un sistema experimental con un péndulo de aproximadamente 20 centímetros que golpeaba el centro del nudo de manera controlada.

Al cambiar la altura desde la que se soltaba el péndulo, podían modificar la magnitud del impacto. También podían variar la dirección en la que golpeaban el nudo y estudiar por separado cuánto contribuían la fuerza del impacto y el movimiento de los extremos libres.

El montaje se calibró para generar un pico de aproximadamente 7 g, similar al registrado durante la caminata. Con esa máquina podían repetir cientos de veces un movimiento que, en la vida real, cambia ligeramente en cada paso y por eso sería mucho más difícil de estudiar de manera aislada.

La dirección del golpe también puede cambiar el resultado

No todos los impactos afectan de la misma manera. Los experimentos mostraron que la dirección del golpe y la dirección en la que se mueven las agujetas influyen en la velocidad con la que el nudo termina fallando; incluso con el mismo tipo de nudo, cambiar la orientación de la fuerza puede modificar el resultado.

Eso ayuda a explicar por qué dos personas pueden caminar durante un tiempo similar, utilizar tenis parecidos y hacer prácticamente el mismo nudo, pero una termina con la agujeta en el suelo mucho antes que la otra. No existe un pequeño contador interno que diga cuántos pasos debe aguantar un nudo.

También cambia la posición exacta en la que quedó el nudo sobre el zapato y la forma en que se mueven los extremos. Cada paso es ligeramente diferente, así que las fuerzas que recibe el cordón tampoco son idénticas y, en ese sentido, dos agujetas aparentemente iguales pueden estar viviendo una historia mecánica bastante distinta.

Qué tan apretado está el cordón también cambia las cosas

Hay otra pieza del rompecabezas: qué tan ajustadas están las agujetas. Otro estudio experimental analizó a 20 adultos mientras caminaban con diferentes niveles de ajuste, desde un ajuste cómodo hasta uno flojo y otro completamente suelto.

Los investigadores observaron cambios tanto en la distribución de la presión bajo el pie como en el movimiento del pie dentro del calzado. Esto importa porque el cordón no existe aislado: además de mantener el nudo cerrado, también controla cuánto se mueve el pie dentro del tenis.

Cuando está demasiado flojo, el pie puede desplazarse más y la interacción entre la pierna, el zapato y el nudo cambia. Así que podemos juntar las piezas: el tipo de nudo, qué tan apretado está, la forma de caminar y el movimiento del pie forman parte del mismo sistema mecánico.

En México no todos caminamos exactamente igual

Aquí aparece una conexión interesante con México, aunque hay que ser muy claros con lo que realmente significa. Un estudio realizado con 1,014 personas de entre 2 y 73 años en Guanajuato analizó sus huellas plantares y encontró diferencias en la morfología del pie según la edad y otras características de los participantes.

El estudio no investigó el desatado de agujetas y, por eso, no permite decir que una determinada forma del pie haga que un nudo se suelte antes. Lo que sí aporta es un recordatorio bastante útil: la mecánica de la pisada no es idéntica para todo el mundo.

Dos personas pueden caminar la misma distancia, llevar zapatos muy parecidos y utilizar el mismo tipo de nudo, pero distribuir de manera diferente las fuerzas sobre el calzado. Así que no existe una cifra universal que permita decir cuántos pasos tardará una agujeta en soltarse.

¿Caminar o correr cambia mucho las cosas?

Correr puede modificar la dinámica del movimiento y aumentar la magnitud de algunas fuerzas, pero lo interesante del estudio es que el mecanismo básico también aparece durante la caminata. Los investigadores incluso utilizaron condiciones de impacto correspondientes a una caminata relativamente lenta para sus experimentos controlados.

Eso significa que no necesitas estar corriendo para desatarte una agujeta. Basta con repetir suficientes veces el ciclo de impacto, balanceo y movimiento de los cordones que ocurre cada vez que das un paso.

La intensidad puede cambiar según la actividad, pero el principio es el mismo. El zapato golpea el suelo, la pierna cambia de dirección, los cordones continúan moviéndose y el nudo recibe todas esas fuerzas al mismo tiempo.

Una agujeta puede pasar de estable a desastre en segundos

El video en cámara lenta permitió ver una de las características más llamativas del fenómeno. Durante muchos pasos, el nudo parece cambiar muy poco y prácticamente no llama la atención, y después comienza un pequeño deslizamiento y, una vez que ese movimiento adquiere suficiente velocidad, el desatado puede completarse en muy pocos ciclos.

Eso significa que el proceso tiene dos etapas bastante diferentes. Primero aparece una fase lenta en la que el nudo va perdiendo estabilidad y después una fase rápida en la que el fallo se acelera. La mayor parte del tiempo parece estable; el final llega muchísimo más rápido.

Y eso explica exactamente la experiencia que tenemos al caminar. No es que el nudo haya estado perfecto hasta el último segundo y de repente haya decidido rendirse; llevaba varios ciclos acumulando pequeños cambios, solo que nuestros ojos no son capaces de seguirlos mientras avanzamos.

¿Qué fue exactamente lo que descubrieron?

Después de combinar las observaciones y los experimentos controlados, los investigadores propusieron una secuencia bastante clara. Primero, el impacto del zapato contra el suelo deforma ligeramente el centro del nudo y modifica la tensión entre los cordones.

Después, el movimiento de la pierna hace que los extremos libres y los bucles se desplacen por inercia; y ese movimiento puede abrir aún más la zona central y permitir que uno de los extremos comience a deslizarse poco a poco, reduciendo la estabilidad del conjunto.

Cada pequeño deslizamiento cambia la longitud de los extremos y, con ello, las fuerzas que volverán a actuar sobre el nudo durante el siguiente paso. Finalmente, el extremo libre puede adquirir suficiente movimiento para que el desatado entre en una fase acelerada y el nudo pase de casi estable a completamente deshecho en cuestión de segundos.

Así que la próxima vez no culpes solamente a tus agujetas

La próxima vez que una agujeta se desate mientras caminas, quizá tenga menos sentido culpar únicamente al cordón. El impacto contra el suelo, la inercia de los extremos, la forma del nudo, la tensión del ajuste y hasta la manera en que mueves el pie forman parte del mismo pequeño sistema mecánico.

Lo más curioso es que todo esto ocurre frente a nuestros ojos todos los días y es tan rápido que normalmente solo vemos el resultado final. Unos minutos antes, el nudo parecía perfecto; unos pasos después, tienes una agujeta arrastrando por el suelo.

Así que no, nadie tuvo que pasar por detrás para desatarte el tenis. El nudo llevaba varios pasos perdiendo la pelea contra la física y, cuando finalmente falló, lo hizo tan rápido que pareció que se había desatado solo.

Imágenes | Pexels

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