鞋带为什么突然开了?
2017-12-06 09:04:35    《中国中学生报》 人参与 0评论
冉浩
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  同学们有没有过这样的经历?走着走着,脚上的鞋带突然就开了。可是,它才刚刚绑好不久啊,为什么一言不合它就这么开了?科学家知道怎么回事吗?你还别说,真有科学家研究了这件事,而且还在不久前给出了答案呢!我们一起来看看吧!
 
  鞋带为什么系得住
 
  我们都知道,打个结,东西就算是绑住了。可是,为什么会绑住呢?它为什么没有很轻易地滑开呢?
 
  这里面有一个非常重要的物理因素——摩擦力。从某种意义上来讲,摩擦力是一种碰撞阻碍。如果我们把物体的表面放大,就会发现这些表面是凹凸不平的。越粗糙的表面,这种特征就越明显。当两个物体放在一起的时候,它们的表面相互接触,就像齿轮相互咬合一样,一个表面凹进去的地方就可能和另一个表面凸出来的地方扣在一起。这样,两个物体接触的表面积越大,这种“咬合”的地方也就越多。你在拖动它的时候,遇到的阻碍也越大。比如,你换床单的时候,你会发现很难将床单从床上拽下来,这就是摩擦力的作用。而掀起床单却会很容易,因为你通过使两个面分离而解除了这种“咬合”状态。
 
  增大摩擦力的另一个因素,就是压力。较大的压力能够使物体的接触面发生细微的变形,从而使一些原本没有“咬合”的凹凸处彼此交错到一起,从而增大了摩擦力。也正因为如此,一个较重的物体才会更难拖动。
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  系鞋带也是利用了摩擦力的原理。通过捆绑,使鞋带的各个面之间相互接触,而绑紧的鞋带又带来了足够的压力。可以说,如果没有摩擦力,鞋带是系不住的,结会轻易解开。当然,可能你也不会有鞋带——布料之所以能够存在,是因为组成布料的线或纤维之间存在摩擦力。
 
  鞋带是怎么自动开的
 
  虽然系得很紧,但鞋带终究还是开了。为什么呢?为此,科学家专门通过跑步机上的视频,研究了鞋带解开的过程。
 
  你瞧,鞋带就是从这样的完美状态,一点点解开的:科学家发现,当人在做比较剧烈的运动时,鞋带是比较容易开的,比如奔跑。但如果只是踏步的话,鞋带就不太容易开了。
 
  研究结果显示,在做剧烈运动的时候,鞋带打结的地方会受到大的冲力,甚至可以高达7个重力加速度,这相当于阿波罗号宇宙飞船重返地球大气层时承受的重力加速度。
 
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  他们甚至使用机械来模拟人的运动,结果发现,当踏地和摆动这两个动作单独出现时,对鞋带的影响并不大,但这两个动作组合起来就不一样了。踏地会使结的两头向上扬起,然后再落下,这个过程会使结变得比原来稍微松一丁点;然后,抬腿摆动的时候又会使鞋带的绳子左右摆动,会使鞋带从结那里稍微退出一丁点——整套运动会来回拉扯鞋带,一点点把结变松。这样,鞋带之间的摩擦力就会减小。而退出的鞋带越长,这种拉扯作用也就越强,结就会越来越快地被解开。到某一时刻,当绳结的摩擦力不足以对抗运动产生的冲力时,结就会猛然崩开。
 
  总体来讲,只要做运动,打的结就会一点点变松;只要持续下去,鞋带解开是迟早的事。当然,运动越剧烈,这个过程来得也就越快。理论上,最少只需要两步,鞋带就能自动解开。

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