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幾乎人人都有這樣的經(jīng)歷，跑著跑著鞋帶兒開了。明明穿鞋的時候系好了呀！而且越是在緊急時刻，鞋帶兒就越愛開……比如急著追公交，體育課測長跑……  來自美國加州伯克利分校的機械工程學(xué)家Oliver O'Reilly，在為寶貝女兒系了無數(shù)次鞋帶之后也不禁思考起來：為什么系的好好的鞋帶，忽然間就開了呢？ 于是，O'Reilly拉來兩位同事，通過實驗一起解開了其中的奧秘。研究結(jié)果已于4月11日發(fā)表在英國皇家學(xué)會學(xué)報，詳細闡述了鞋帶在運動中的受力情況，并分析了各種可能導(dǎo)致鞋帶散開的情景。 實驗中，研究人員對在跑步機上不停跑動的運動員進行攝像。起初，研究人員猜測，鞋帶系成的結(jié)，應(yīng)該是在運動過程中一點一點松散開的。但通過慢鏡頭回看，O'Reilly驚奇地發(fā)現(xiàn)鞋帶幾乎是在一兩步間就突然散開了！ 鞋帶散開慢動作欣賞 這和我們平常的判斷不太一樣。為了搞清楚原因，O'Reilly在運動員穿的鞋舌上放置了一個加速計，用于測量鞋帶在運動過程中的受力情況。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在我們正常運動時，鞋帶受到的聯(lián)合沖擊加速度達到了7個g！ 7個g什么概念？航天員楊利偉乘返回艙進入地球大氣層的時候也就這個加速度了…… 過程大概就是這個樣子：  1.跑步時，腳步著地時產(chǎn)生7個g的加速度，使得鞋帶末端（free end）抻拉，繩結(jié)變松； 2.此時，擺動的腿部又給了鞋帶末端慣性力，就好像用雙手解開繩結(jié)一般； 3.幾乎是在慣性力作用的瞬間，繩結(jié)散開。 此外，研究人員還通過實驗證實了，僅僅通過跺腳（上下移動），或者擺動腿部（前后移動），是不足以使鞋帶散開的。必須要綜合這兩種作用力，使鞋帶末端的方向發(fā)生改變，才能瞬間解開繩結(jié)。當(dāng)然了，為什么跑了好長時間都好好的，突然就散開了，研究人員也還沒有弄清楚…… 你可能并不會系鞋帶  是不是覺得這個研究很無聊啊……從研究的結(jié)果來看，我們好像也沒什么辦法嘛。即便跑前將鞋帶系牢，也難以抵抗7個g的加速度和跑動中根本無法預(yù)測的微小方向變化呀…… 除非？……我們換一種系鞋帶的方法！ 實際上，系鞋帶（或者打繩結(jié)）的方法有很多，這個實驗也驗證了很多打結(jié)專家，比如水手和外科醫(yī)生的建議：平結(jié)（square knot）比祖母結(jié)（granny knot）要更結(jié)實一些。仔細觀察下面兩組圖，兩者的區(qū)別就在于鞋帶第二次交匯時誰在前誰在后。  顯然，平結(jié)更加對稱美觀，同時由于打結(jié)過程中兩次交匯的方向是相反的，在運動中繩結(jié)受到的力能被部分抵消，松散的可能性被大大降低。  對稱的平結(jié)（上） 不對稱的祖母結(jié)（下） 女生小時候都玩過的編手鏈，利用的就是平結(jié)的系法 當(dāng)然，該研究的目的絕不僅僅是為了減少我們系鞋帶的次數(shù)，搞清鞋帶為什么會開，什么情況下更容易開，我們就有可能發(fā)明出更牢固的打結(jié)方式，用于戶外作業(yè)等更危險的環(huán)境。 下次，在安全的前提下，不妨一只腳打平結(jié)，一只腳打祖母結(jié)，看看哪只腳的鞋帶先開！ |
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