一个鼎力士,他有3000牛顿拉力,能拖动C-17举世霸王运输机;而三名高中生加起来有2500牛顿的拉力。鼎力士与三名高中生拔河角逐,谁赢?
鼎力士与高中生拔河谁赢
很多伴侣会说,这还不简单,3000N大于2500N,当然是鼎力士轻松拿下角逐啦!
公然如斯吗?从物理角度看,无论鼎力士有多大的力,只要他们是站在统一块场地角逐,成果都应该是高中生们赢,因为拔河角逐的输赢不取决于绳索上力的大小。
让我们将角逐的地址搬到滑腻的冰面,看看成果会如何:只要稍用力,鼎力士和三个高中生城市摔倒。为什么?因为冰面的摩擦力太小,脚底打滑,底子就站不住。在这种环境下,绳索上的拉力连30N都可能达不到。
滑冰场上怎么拔河
在拔河的过程中,感化在绳索上的拉力大小取决于地面能供给的摩擦力大小,摩擦力越大,拉力才能更大。
我们之所以能鞭策一个箱子,恰是因为鞋底与地面的静摩擦力大于箱子与地面之间的最大静摩擦力,而不只是我们有多鼎力气。
推箱子
摩擦力大小取决于鞋子与地面之间的摩擦系数,以及我们的体重。橡胶与冰面的摩擦系数很低,我们在冰上行走轻易打滑甚至颠仆,但在通俗水泥路面上就很少呈现滑倒的环境。
鞋底与冰面的摩擦系数低
当摩擦系数不异时,压力决议了摩擦力的大小,也就是说,您的体重越重,下盘就越稳,越不轻易被拖走。用公式暗示,就是摩擦力f等于摩擦系数μ乘以正压力Fn:
f=μ×Fn
此刻我们回到拔河的问题。
在草地拔河角逐中,队员们会穿戴硬底皮靴,将草地踏出一个个坑,全体队员以45°角倾斜,这样就不止是增添了摩擦力,而是确保己方不会因为脚底打滑而输失落角逐。
草地拔河踩出坑
印度人也拔河,但他们却将这一活动玩到了“极致”:为了赤脚在泥巴地上不打滑,他们刨出一长溜方形的坑,人躺在坑里拽绳索。
印度人刨坑拔河
正式的室内拔河角逐当然不许在地板上刨坑,拔河队员先要按体重分级分组,本队总体重450公斤级对阵同样450公斤级此外敌手,这样两边摩擦力也大致相等。
一个有趣的现象是:拔河活动员的鞋底全都是哑光面,没有齿!这倾覆了很多人的认知——莫非不是有齿的摩擦力更大么?
拔河鞋底没有齿
学过高中物理的伴侣会说,摩擦力的大小不是与接触面积无关么,鞋子有没有齿不影响吧?
室内拔河角逐凡是在专门的赛道长进行,赛道是一条高分子材料建造的长垫子,垫子概况设计出精密纹路,可以与牛筋鞋底面慎密咬合,这个时辰,您供给的接触面积越大,微不雅咬合面就越多,摩擦力也可以更大。从这个角度我们可以看出,有齿的鞋子轻易打滑,没有齿的鞋子更有优势。
鞋底与赛道形当作咬合面增大摩擦力
加入室内拔河角逐的活动员们倾斜的角度也更大,在全力拔河时,他们的身体与地面夹角只有20°摆布,这样可以减小身体的动弹力矩,将更多的拉力化为与地面之间的摩擦力。
拔河选手倾斜身体减小力矩
法则不许可活动员除鞋底之外的其它部门接触地面,是以活动员需要尽可能长时候地连结两只脚掌接触地面,以获得更多摩擦;您不克不及站在原地不动而用手将绳索往后边拽,一只手抓绳索会很累,而且绳索会从手中滑脱;拔河是一项协同性极强的活动,只有团队齐心合力步伐一致才能取得最后胜利。
拔河要求团队协同步伐一致
需要注重的一点是:按照牛顿定律,在任何一个静止刹时,感化在绳索两侧的感化力与反感化力相等,本文开首假设的鼎力士与力量稍弱的三名高中生在起头拔河时对绳子施加的拉力相等。但两边的体重却存在较着不同,三名高中生的体重之和要大于鼎力士,所以高中生们脚下的摩擦力比鼎力士要大。这导致的成果就是鼎力士会输失落角逐——在他对绳子施加更大拉力之前,他本身就已经被高中生们拽着滑动(绳子发生加快度),这时辰绳子上任何增添的拉力城市加快鼎力士的掉败。
拔河考验耐力
您可能会问,既然体重是决议身分,感化在拔河绳上的力相等,为什么同为450公斤级的两支步队还能分出输赢呢?
拔河是不仅考验两边的手艺与协同,同时还考验所有人的耐力。所有人都需要在几分钟甚至十几分钟内尽心尽力,他的双手和腿会很累,一旦步队里有一两小我松弛了,胜利的天平会很快标的目的敌手倾斜。








