Perché il cavo delle cuffie si arrotola sempre?

Quante volte ci è capitato di mettere gli auricolari in tasca e toglierli poco dopo tutti aggrovigliati?
Anche se oggi la tecnologia delle cuffie bluetooth ha permesso di risolvere il problema, sono ancora tantissime le persone che usano regolarmente auricolari con il cavo, dovendo spesso spendere diversi minuti per districare la matassa di cavi che si crea ogni volta. Ma per quale motivo si annodano in quel modo? C'è una spiegazione fisica dietro a questo fenomeno?

Il test sulle stringhe

Per rispondere a questa domanda un gruppo di ricerca statunitense ha effettuato nel 2007 uno studio proprio su questo argomento, andando a testare in che modo si aggrovigliano stringhe con diversa rigidità e lunghezza, notando presto che "nodi complessi si formano spesso nel giro di qualche secondo".

Come vediamo dal video qui sopra, il test prevedeva di inserire le stringhe in una scatola e di farle ruotare per qualche secondo. Certo, all'interno delle nostre tasche o delle nostre borse le cuffie non si muovono così tanto, ma l'intento di questa prova è quello di simulare un movimento nel corso tempo: quando mettiamo via le cuffie infatti non le teniamo in tasca per pochi secondi ma magari anche per qualche ora o qualche giorno! Diciamo quindi che la rotazione delle stringhe nella scatola era il modo migliore per riprodurre in poco tempo un test che, altrimenti, sarebbe dovuto durare numerose ore.

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I risultati hanno dimostrato che in quasi tutti i casi si sono formati "nodi primi", cioè nodi non scomponibili in nodi più semplici. Su 3415 test sono stati osservati 120 diversi tipi di nodi primi, in grado di coinvolgere fino a 11 incroci tra stringhe.

Scendendo più nel dettaglio, possiamo vedere dal grafico qui sopra come, al di sotto dei 46 centimetri di lunghezza delle stringhe sia abbastanza improbabile che si formino nodi, ma tra i 46 e i 150 centimetri le probabilità aumentano di molto. Guarda caso, le cuffie col cavo hanno una lunghezza compresa tra i 120 e i 140 cm circa, senza contare che i due auricolari contano come doppio cavo, aumentando ancora di più la probabilità di intreccio.

Come si formano i nodi nelle cuffie?

Analizzando i filmati e i vari nodi ottenuti, i ricercatori sono riusciti a creare un modello semplificato di formazione dei nodi.

Per cercare di comprendere il meccanismo possiamo immaginare la matassa iniziale come una serie di stringhe parallele – quello che accade quando mettiamo in tasca le cuffie con cura, assicurandoci che non si formino nodi.
L'annodamento spontaneo inizia con un semplice incrocio tra due estremità di cavo che, all'aumentare del movimento, continuano ad intrecciarsi sempre più, andando in poco tempo a creare una matassa estremamente intricata. L'aspetto più interessante dello studio è quindi la dimostrazione che le cuffie, se agitate, tendono spontaneamente ad intrecciarsi. Certo, la complessità della matassa dipende dalla lunghezza delle corde e da quanto vengono mosse, ma se le troviamo sempre annodate possiamo tirare un sospiro di sollievo: non è solamente colpa nostra!

Bibliografia
Raymer, Dorian M., and Douglas E. Smith. "Spontaneous knotting of an agitated string." Proceedings of the National Academy of Sciences 104.42 (2007): 16432-16437.