• 2017年4月17日

    鞋带为何会松开?科研人员试图弄清原理



    加利福尼亚大学伯克利分校机械工程学教授奥利弗•奥赖利对系紧鞋带本身并不感兴趣。他与同琪克里斯托弗•戴利-戴蒙德和克里斯蒂娜•格雷格只是为了弄清令人产生无尽烦恼的鞋带问题的机械原理。他们的探究结果今天发表在英国《皇家学会数学与物理学分会学报》上。

    根据他们的研究,鞋带之所以系不紧是因为脚掌着地时鞋带受力太大,导致变形。

    同时,走路过程中鞋带的摇摆运动也增加了额外的作用力。这些合力导致鞋带易松动。

    奥赖利说:“我们向同亊借了一部高速运动摄像机。克里斯蒂娜穿上跑鞋在跑步机上跑动,慢动作视频说明了一切。实际上你可以亲眼看到鞋带松幵的过程。

    这项硏究凸显了高速相机在科硏领域的作用日益提升。奥赖利准 备建立相关数学模型,然后加以分析,以便应用于机械或物理系统。

    科研人员对物理系统的了解越深入,数学建模就可能越完善,他们也就越有可能制造出新的模型。也许有朝一日能生产出永不松幵的鞋带, 除非我们让它松幵。

    硏究人员还在摆锤上系上打着各种结的鞋带,系统性地测试哪种系法更牢固,哪种系法不牢固。结果发现,有些结比较牢固,但所有结最后都松开了。

    奥赖利强调这是探究的幵始而非尾声。打结所涉及的广泛的物理力学——当你对它施加不同的作用力时它究竞有何变化——仍然是未解之谜。

    参与研究的加利福尼亚大学伯克利分校硏究生克里斯托弗•戴利- 戴蒙德在声明中说:“就绳结的结构而言,如果你开始对鞋带有所了解, 那么你就可以把它运用到在力的作用下失灵的其他系统上,比如脱氣核糖核酸(DNA)或微观结构。”(美国《大众科学》月刊网站)


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