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为什么鞋带老是松?可能是你不会系

独木帆 2017-08-04 09:32:14 阅读:

几乎人人都有这样的经历,跑着跑着鞋带儿开了。明明穿鞋的时候系好了呀!而且越是在紧急时刻,鞋带儿就越爱开……比如急着追公交,体育课测长跑…… 

为什么鞋带老是松?可能是你不会系 

来自美国加州伯克利分校的机械工程学家Oliver O'Reilly,在为宝贝女儿系了无数次鞋带之后也不禁思考起来:为什么系的好好的鞋带,忽然间就开了呢?

于是,O'Reilly拉来两位同事,通过实验一起解开了其中的奥秘。研究结果已于4月11日发表在英国皇家学会学报,详细阐述了鞋带在运动中的受力情况,并分析了各种可能导致鞋带散开的情景。

实验中,研究人员对在跑步机上不停跑动的运动员进行摄像。起初,研究人员猜测,鞋带系成的结,应该是在运动过程中一点一点松散开的。但通过慢镜头回看,O'Reilly惊奇地发现鞋带几乎是在一两步间就突然散开了!

鞋带散开慢动作欣赏

这和我们平常的判断不太一样。为了搞清楚原因,O'Reilly在运动员穿的鞋舌上放置了一个加速计,用于测量鞋带在运动过程中的受力情况。结果发现,在我们正常运动时,鞋带受到的联合冲击加速度达到了7个g!

7个g什么概念?航天员杨利伟乘返回舱进入地球大气层的时候也就这个加速度了……

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过程大概就是这个样子:  

1.跑步时,脚步着地时产生7个g的加速度,使得鞋带末端(free end)抻拉,绳结变松;

2.此时,摆动的腿部又给了鞋带末端惯性力,就好像用双手解开绳结一般;

3.几乎是在惯性力作用的瞬间,绳结散开。

此外,研究人员还通过实验证实了,仅仅通过跺脚(上下移动),或者摆动腿部(前后移动),是不足以使鞋带散开的。必须要综合这两种作用力,使鞋带末端的方向发生改变,才能瞬间解开绳结。当然了,为什么跑了好长时间都好好的,突然就散开了,研究人员也还没有弄清楚……

为什么鞋带老是松?可能是你不会系

你可能并不会系鞋带  

是不是觉得这个研究很无聊啊……从研究的结果来看,我们好像也没什么办法嘛。即便跑前将鞋带系牢,也难以抵抗7个g的加速度和跑动中根本无法预测的微小方向变化呀……

除非?……我们换一种系鞋带的方法!

实际上,系鞋带(或者打绳结)的方法有很多,这个实验也验证了很多打结专家,比如手和外科医生的建议:平结(square knot)比祖母结(granny knot)要更结实一些。仔细观察下面两组图,两者的区别就在于鞋带第二次交汇时谁在前谁在后。

为什么鞋带老是松?可能是你不会系

显然,平结更加对称美观,同时由于打结过程中两次交汇的方向是相反的,在运动中绳结受到的力能被部分抵消,松散的可能性被大大降低。  

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对称的平结(上)

不对称的祖母结(下) 

为什么鞋带老是松?可能是你不会系 

女生小时候都玩过的编手链,利用的就是平结的系法

当然,该研究的目的绝不仅仅是为了减少我们系鞋带的次数,搞清鞋带为什么会开,什么情况下更容易开,我们就有可能发明出更牢固的打结方式,用于户外作业等更危险的环境。

下次,在安全的前提下,不妨一只脚打平结,一只脚打祖母结,看看哪只脚的鞋带先开!

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