¿Qué es más fuerte, una cuerda sin nudos o una cuerda con nudos?

Las fibras de una hebra de cuerda se 'colocan', se estiran en línea recta y luego se retuercen. Se combinan varios hilos, torciendo, para hacer la cuerda. Cuando una cuerda se tensa, todas las fibras tienen una tensión similar y todas contribuyen casi por igual a la resistencia a la tracción. Sin embargo, cuando están en un nudo, las fibras en el interior de la curva no están en tensión, y las del exterior se estiran a medida que siguen la curva. La tensión es desigual.

Bajo tensión, la cuerda es más fuerte si no hay nudos, porque las tensiones desiguales causadas por la forma del nudo pueden romper las fibras más estresadas a niveles de tensión que no amenazan con dañar una cuerda recta. Se han probado varios nudos y tipos de empalmes para ver qué tan bien conservan la fuerza de la línea original; un empalme de ojo con un dedal (soporte interno de acero) es uno de los mejores diseños; el nudo simple (ilustrado en la pregunta) es uno de los peores.

¡Toda cuerda se debilita al hacer un nudo! La física detrás de este fenómeno es muy compleja (por mi parte, no las conozco, o si se han entendido por completo), pero se ha demostrado empíricamente que cualquier nudo debilita la cuerda en aproximadamente un 30% (desde la carga máxima cuando no presenten nudos), y cuando la cuerda se rompe, lo hace en el nudo, o en sus inmediaciones.

Para referencia (una de las muchas fuentes que respaldarían la afirmación):
"Resistencia a la rotura de nudos frente a resistencia a la rotura de cuerdas" , The National Speleological Society

Si tiene una sección de cuerda dañada (generalmente deshilachada), entonces es posible anudar otra sección de cuerda para tomar la carga. Por lo general, harías esto con una pierna de oveja o una de sus variantes. En este caso, la cuerda anudada será más fuerte que antes, porque su resistencia se vio seriamente limitada por la sección dañada. Ahora que la sección dañada ya no soporta la tensión, ha reparado el eslabón más débil.

Sin embargo, si comenzó con dos cuerdas idénticas y luego dañó y desgarró una de ellas, la cuerda sin dañar/sin asta de oveja será más fuerte. El arreglo de la pierna de oveja es más fuerte que una cuerda dañada; pero el propio mango de oveja degrada la capacidad de carga de la cuerda (consulte las respuestas anteriores), por lo que la cuerda sin daños/sin mango de oveja es la más fuerte.

Las respuestas anteriores ya son muy completas teniendo en cuenta la fuerza. Sin embargo, hay otro punto que me gustaría agregar.

Si tienes un nudo en una cuerda que se moja, el nudo permanecerá húmedo más tiempo que el resto de la cuerda. Esto permitirá que el moho crezca más fácilmente en el nudo, donde tiene un lugar húmedo (y probablemente cálido) para quedarse y crecer. Por supuesto, no hace falta decir que el moho debilitará la cuerda. Comentario adicional: no necesitas nudos para hacer crecer el moho; con el tiempo, incluso una cuerda recta probablemente comenzará a desarrollar moho.

Otro punto que me gustaría señalar es que para la aplicación que está mencionando probablemente no importará ya que el peso de su ropa no es tan grande en comparación con la resistencia a la rotura de la cuerda. Por supuesto, si realmente pone mucha tensión en su sistema, esto puede comenzar a ser relevante.

Finalmente, la cuerda probablemente colgará permanentemente afuera exponiéndola a los rayos UV y, por lo tanto, al daño de los rayos UV en su cuerda.

Conclusión: si desea poner nudos en su cuerda, puede hacerlo para un tendedero normal. Tus mayores enemigos probablemente seguirán siendo la humedad y los rayos UV, que harán que la cuerda se deteriore con el tiempo. El sistema con nudos probablemente no durará tanto como el sistema sin nudos. Pero por experiencia práctica sé que la diferencia en la vida será pequeña.

https://en.wikipedia.org/wiki/Nudo#Fuerza

La fuerza del nudo se estudia bastante extensamente con los nudos de pesca en busca del "santo grial" de los nudos, un nudo con una fuerza del 100%, uno que no sea el eslabón débil de su línea. Con la línea de pesca de monofilamento, hay una serie de problemas que hacen que el nudo sea más débil que la línea. La "quemadura" ocurre cuando se aprieta un nudo, donde la fricción hace que el mono se caliente e incluso se derrita y se vuelva a formar. Con un calibre más pesado de cuerda torcida, esto puede ser menor, pero sigue siendo real.

La tensión desigual en el nudo causará distorsión y la tensión no se distribuirá uniformemente, provocando un desgaste desigual de la línea o la cuerda.

La mayoría de los nudos tienen cierto nivel de deslizamiento cuando se aplica tensión. El deslizamiento hará que la cuerda o la línea rocen mientras están bajo tensión y se corten lentamente, debilitando la línea.

En los nudos de pesca, el objetivo general de tener un nudo más fuerte es lubricar la línea mientras se aprieta el nudo para minimizar la fricción/calor y atar un nudo que se bloquee en su lugar para minimizar el movimiento. Con esto se encuentra que cada cruce que se hace, es decir, línea sobre línea, reduce la fuerza de la línea en aproximadamente un 10%, por lo que con la línea de pesca, la fuerza del 90% de una línea anudada en comparación con la línea sin nudos es lo mejor que se puede hacer. .

Parte de esto varía según el diámetro, con diferentes configuraciones que favorecen diferentes nudos debido al deslizamiento de la línea, por lo que los nudos de pesca que son relativamente fuertes pueden no ser buenas opciones para las líneas trenzadas. Dicho esto, el principio general sigue siendo que una línea anudada será más débil que una sin nudos. Una excepción podría ser la formación de una cuerda compuesta al anudar más de una línea en paralelo, lo que podría ser más fuerte que una sola línea pero más estable que múltiples líneas simplemente enlazadas.

Una curvatura en la cuerda hace que la resistencia a la tracción de una cuerda disminuya. La configuración más fuerte es aquella en la que la distribución de tensiones a lo largo de la sección transversal del cable es casi uniforme, es decir, cuando el cable está recto.

Cuando la cuerda tiene un nudo, puede parecer más estable, simplemente porque la cuerda en general es más gruesa. Sin embargo, la cuerda generalmente no se romperá en el nudo, sino al final de uno, donde hay una curvatura.

Si buscas datos sobre el tema hay dos aplicaciones principales: cuerdas industriales y alambres de acero y slackline . Ya que los primeros nudos no son muy comunes (pruebe atando uno en una cuerda de acero...), por lo que hablaré brevemente sobre el segundo como una aplicación del concepto.

Un lugar donde uno tiene que hacer un nudo es en los extremos de un slackline. De hecho, existen dispositivos especiales, llamados webblocks de slackline, que intentan lograr eso con una curvatura mínima (ver imagen).

Si está buscando datos reales sobre esto, el mejor lugar para buscar podría ser el blog Slackscience de Balance Community . Tienen pruebas de diferentes bloques web y cómo investigan cómo su estructura afecta la resistencia a la tracción.

Todas las respuestas hasta ahora han hablado sobre la fuerza, pero el OP preguntó sobre la durabilidad. Si la ropa estuviera sujeta con alfileres solo en los nudos, debería ser más duradera que una cuerda sin anudar, ya que el desgaste se concentraría en un área con múltiples capas de cuerda. La carga en cada parte de un nudo es menor que en una sección sin anudar, por lo que cualquier deshilachado en el nudo no afectaría la resistencia con el tiempo tanto como si la cuerda sin anudar estuviera deshilachada.

Los nudos debilitan la máxima resistencia a la rotura, como ya se ha dicho varias veces. http://www.paci.com.au/downloads_public/knots/03_Cordage_Institute_Tests.pdf

Los nudos son puntos débiles en la resistencia a la tracción, simplemente porque crean una tensión de flexión adicional e innecesaria y torcen los hilos más allá de su carga de servicio normal.
La geometría y la mecánica de los nudos crean curvas pronunciadas alrededor de pequeños radios de curvatura que promueven la falla y el corte de hebras y el deshilachado del material.

Cuando carga una cuerda con tensión, reacciona estirándose, y cuando quita la carga, se encoge de nuevo a su tamaño original como un resorte. Sin embargo, en los confines del área del nudo, no se estira, por lo que crea una concentración de tensión en esos puntos de la cuerda inmediatamente antes y después del nudo, lo que pronto promueve el inicio de grietas por fatiga.

No solo los nudos son puntos débiles, sino que incluso después de desatarlos, si ya se han formado torceduras en la cuerda, es un punto débil. ¡Como todos comprobamos intuitivamente que cualquier cuerda esté recta y no torcida antes de usarla!

Asumiré que su pregunta se refiere a la fuerza que puede aplicar a los extremos de una cuerda sin que se rompa , y cómo esta fuerza depende de que la cuerda esté recta o anudada.

Si bien algunas de las otras respuestas se ocupan de los detalles de la cuerda (por ejemplo, cómo se construye a partir de fibras y cómo los nudos implican curvatura, esfuerzos de flexión y demás), permítanme proponer un enfoque más fundamental, basado en la simetría , para explicar por qué el La cuerda anudada no tolerará más tensión que la cuerda recta .

Supongamos que la cuerda sin anudar es ideal , en el sentido de que tiene las mismas propiedades en todas partes a lo largo de su arco. Esto le da a la cuerda una cierta simetría, ya que no importa qué punto a lo largo de su arco discutamos; cada uno de ellos es el mismo.

Ahora, introduzcamos un nudo en cualquier parte de la cuerda, o más de uno si lo desea. Esto rompe la simetría, ya que ahora claramente hay puntos en la cuerda (los nudos y posiblemente sus alrededores) que difieren de los segmentos de cuerda recta. Sin embargo, lo que no permitiremos son "infinitos" nudos, de modo que cada segmento de la cuerda ahora esté "anudado". (Lo que se supone que significa exactamente "anudado" no será nuestra preocupación).

Entonces, hay tres resultados posibles:

• Para cada segmento de la cuerda anudada, la " fuerza " (es decir, la tensión que puede soportar) permanece sin cambios . Entonces, la fuerza de la cuerda permanece igual.
• Para cada segmento de la cuerda anudada, la resistencia se reduce , en comparación con la cuerda sin anudar. Claramente, la fuerza ha disminuido.
• Hay segmentos de la cuerda con resistencia sin cambios y algunos con resistencia modificada .

Para analizar el último caso, introduzcamos una suposición intuitiva sobre la física: cuando la cuerda está bajo tensión, se romperá en su punto más débil .

Entonces, si los nudos introducen segmentos de menor resistencia en la cuerda, el más débil de esos segmentos se romperá antes de que fallen los segmentos que tienen la fuerza original. La cuerda en su conjunto es, por tanto, más débil.

Por otro lado, si los nudos solo hacen que los segmentos de la cuerda se vuelvan más fuertes, entonces la cuerda se romperá en cualquiera de los segmentos sin anudar , dando a la cuerda anudada la misma fuerza que a la sin anudar.

Obviamente, si tiene una cuerda larga, puede hacerla más fuerte doblándola por la mitad y tal vez torciendo las dos hebras de alguna manera. Sin embargo, esto contaría como "un número infinito de nudos", que descartamos anteriormente.