為什麼系緊的鞋帶總開?最近天氣漸冷，北京的紅葉季又到了，想必不少小夥伴的周末安排是到戶外賞賞秋葉爬爬山吧你們出去玩兒的時候遇到過什麼小麻煩嗎？比如說：跑得正歡，鞋帶開了，我來為大家科普一下關于為什麼系緊的鞋帶總開?下面希望有你要的答案，我們一起來看看吧!

為什麼系緊的鞋帶總開

最近天氣漸冷，北京的紅葉季又到了，想必不少小夥伴的周末安排是到戶外賞賞秋葉爬爬山吧。你們出去玩兒的時候遇到過什麼小麻煩嗎？比如說：跑得正歡，鞋帶開了。

今天小編想跟大家念叨的，就是系緊的鞋帶為何會自己松開呢？

對于大多數人來說，鞋帶都會系成這種樣子，這種結就是所謂的平結。我們首先來具體分析一下這個結。

這種結的好處就是，當你拉繩頭的時候，結就會自動打開，也就是我們日常生活中經常提到的“活結”。

這種繩結之所以會松開，是因為在繩頭部位受到了拉力。

可是，在我們平時走路的時候，并沒有人去拉繩頭！可鞋帶還是會自己松開，這是啥情況？

其實，在我們走路的時候，是會在繩頭上産生一種力，這種力在物理學上，被稱為“慣性力”。

平結示意圖

關于鞋帶繩頭所受到的慣性力，美國加利福尼亞大學伯克利分校的教授還專門對此進行了研究——用高速攝影機拍攝實驗對象跑步時鞋帶散開的過程。

他們最終測量出跑步過程中鞋帶繩頭的加速度可以達到重力加速度的7倍。也就是說，平結示意圖中“慣性力1”的大小會是繩頭質量的7倍。而且，繩圈部分也會受到一個慣性力2，它的方向和慣性力1的方向一緻。此外，鞋帶之間存在的摩擦力f，會阻止鞋帶的滑動。

慣性力1、慣性力2、摩擦力f，這一組力所形成的結構不正和在中學物理中出鏡率非常高的“滑輪組”的結構一樣嗎？

繩結相當于有摩擦力的定滑輪，繩圈相當于動滑輪，繩頭上的慣性力相當于拉力，而繩圈上的慣性力相當于動滑輪上的重物。

在此，我們将上述慣性力1比作T1，慣性力2比作T2。當T1、T2的合力大于f的時候，鞋帶就會發生滑動。特别是當T1更大的時候，鞋帶就會結開，而T2很大的話，鞋帶就變成了死結。不管怎樣，結果都是“鞋帶散了”。

怎樣才能讓鞋帶不自己松開呢？

根據滑輪組的受力特點，可以得出這樣一個結論：鞋帶會不會自己松開的核心問題是——| L1- L2 |ρα與f比大小的問題。這裡面，L1和L2分别是繩圈和繩頭部分的長度，ρ是鞋帶的密度，α是鞋帶甩動時産生的加速度。（此處省略一萬字，因為小編擔心關于滑輪組的公式大家都已還給物理老師了，解釋起來也都看不懂了。）

那麼，有了這個式子，解決方法自然也就出來了。

方法一：盡可能地讓繩圈部分和繩頭部分長度相等，這相當于減小| L1- L2 |；

方法二：使用輕質鞋帶，這相當于減小鞋帶密度ρ；

方法三：走路穩當點兒，這相當于減小加速度α；

方法四：鞋帶繩頭不要用金屬的，這是為了減小繩頭的慣性力；

方法五：把鞋帶系緊，這是在增大摩擦力f；

方法六：用軟的扁鞋帶，這樣能提供更大的摩擦力f；

發現了沒有，所有的方法都是要實現一個目的，那就是：

| L1- L2 |ρα<f

也就是說，隻要是能夠實現這一目的方法，都可以解決鞋帶自己松開的問題。

哦，不對，還有方法七，那就是“不穿系鞋帶的運動鞋”。

小夥伴們，有沒有覺得學好物理是很有必要？那就抽空來北京科學中心逛逛吧，沒準還能把丢掉的知識撿回來呢！

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