为什么紧的鞋带会自己松开?
那人走路没人拉绳子,鞋带怎么会自动解开呢?
答案是绳子末端有一个力,不是灵异,这就是惯性力。当你系鞋带走路或跑步时,由于脚的加速和减速,绳圈和绳头会受到惯性力。说白了就是那种“左右摇摆”的力量。
关于这个问题,加州伯克利的一位教授也做过专门研究。他用高速摄像机拍摄了被试者跑步时鞋带张开的过程,测得跑步时鞋带末端的加速度可以达到重力加速度的7倍(请戳“阅读原文”看他的研究)。
这个加速度乘以绳端的质量等于绳端的惯性力,也就是说,绳端会感受到一个拉力T1(即图4中的“惯性力1”),这个力可以大到绳端本身重量的7倍。同时绳圈还感受到一个惯性力(即图4中的“惯性力2”),这是一个向绳端反方向滑动的拉力。同时,鞋带之间有一个摩擦力F,阻止它们自由滑动。于是上面的结构就成了中学物理中出现率很高的“动滑轮”——绳结相当于有摩擦力的天车,绳圈相当于动滑轮,绳头上的惯性力相当于拉力,绳圈上的惯性力相当于动滑轮上的重量。
当结处两个惯性力的合力大于摩擦力时,鞋带就会打滑。特别是绳头方向的惯性力(惯性力1)较大的话,鞋带会往解开的方向滑动;但如果环向的惯性力(惯性力2)较大,鞋带就会反方向滑动,最后鞋带就会退化成死结。无论哪种情况,都可以统称为:“你的鞋带又松了!”
1,改用浅色鞋带。这相当于降低了鞋带的密度ρ。两种惯性力都因此减小。
2.保证绳圈和绳头的长度尽可能相等,相当于减少了(l1-l2)的绝对值,所以惯性力的合力减少了。
3.稳步行走。这相当于减小了加速度a,所以两个惯性力都减小了。
4、?系好鞋带!(家长的简单建议),相当于增加摩擦f。
5.用柔软的扁形鞋带代替坚硬的圆形鞋带。因为前者在接合处的接触面积小于后者,所以可以提供的摩擦力F也小于后者。
6、?避免穿重金属鞋。因为这样会增加绳头部分的惯性力。
(7.穿不系鞋带的鞋~)