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鞋带为何总会自己松开?

2019-01-14 00:00:44 来源:亮剑军事网

  2016年12月,耐克发布了一款新鞋,这款鞋子有betway88特点呢?就是可以自动系鞋带,对于很多懒人来说,这简直就是福音。但是话又说回来,鞋带为betway88总会自己松开呢?
分析系紧的鞋带如何会自己松开,当然就要分析它的受力情况。不难想到,人在走路或者跑步时,鞋带系结的部分除重力外,还交替受两种外力影响:结心两边的绳环和绳头,在空中被甩来甩去时脚施加的力(相当于绳受的惯性力);落地时,固定在鞋面上的结心本身受到地面的冲击。

鞋带
对于这些惯性力和冲击力具体怎样打开鞋结的问题,直到最近才有了较为细致的定量观察。加州大学伯克利分校的研究人员就此分别做了实验:
两名博士生志愿者坐在桌子或椅子上,用脚模拟走路的样子前后甩动而不落地,观察惯性力的单独作用;类似地,志愿者不摆腿,仅模拟走路时脚后跟落地的情形,观察冲击力的单独作用;为便于叙述,鞋结的各组成部分以图中这类常见情形为准在前后两年的时间里做的这些测试总计100多个小时,结果发现在上述单独一种外力作用下,鞋带通常可以保持几十分钟不松。也就是说,日常生活中我们没走一会儿就要重系一次鞋带的麻烦,惯性力和冲击力都有贡献。
接下来,研究者亲自上阵,在鞋结的中心下方固定一个无线加速度传感器,边走边实时测量脚在落地时这个位置受到的冲击力。
对不同种类的鞋做类似测量后发现,地面的冲击作用不容小觑,可以使结心在落地的瞬间产生6个至8个重力加速度,相当于把它重重地摔在地上。
这样的测量结果,辅以高速摄影来分解脚的运动,就可以比较完整地描述鞋带自己松开的全过程:
每次脚后跟落地时,都对鞋带的结心产生强烈冲击,使其变形;抬脚迈步的过程中绳环和绳头的惯性力以2倍至3倍的重力加速度进一步拉伸结心,两个结果叠加起来,系鞋带时的两个单结便逐渐分离,不再束紧,进而导致鞋带之间摩擦力减小,越松越快。
实际上,分解跑步动作的影像资料显示,从结心处的鞋带出现滑动迹象开始到鞋结基本松开,只需两到三步的时间。

鞋带
图(a)为顺结基本结构;图(b)为方结基本结构值得注意的是,由于绳头只有一端束紧,一般来说甩动的幅度越大,相应的加速度也越大,导致鞋带自动松开时,几乎全部是从绳头一端抽出绳环,而不是反过来。这也和多数人解鞋带的做法一致。
另外,常见的鞋结实际上有两种:一种是方结(或平结),由交叉方向相反的上下两个单结组成,是外科手术学和裁缝手艺中被普遍认为可靠的打结手法;一种是顺结(或假结),由交叉方向相同的两个单结组成,乍看起来非常像方结,实际上远不如后者系得牢。实验研究也证实了这一点。形成差别的具体原因目前还不清楚。
在鞋样相近的人当中,如果你重新系鞋带的频率格外高,那么有可能就是因为你习惯系顺结。
当然,长期习惯形成的肌肉记忆短时间内很难彻底纠正。伯克利的这项研究有三位参与者,只有一位在研究过程中成功改变了自己的系鞋带方法,剩下两位据说现在还日复一日地打着顺结。

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