奧運隨想：運動鞋底的秘密

林子淵

（青島市第二中學，山東 青島266000）

奧運隨想：運動鞋底的秘密

林子淵

（青島市第二中學，山東 青島266000）

目的：研究不同幾何圖形花紋粗糙度對鞋底止滑性的影響；方法：對比試驗法；結(jié)果：單位面積相同的多邊形的鞋底花紋具有在干、濕、油、油水環(huán)境下比五邊形、水波紋具有更好的防滑特性；結(jié)論：多邊形的幾何圖形可以增加鞋底花紋的粗糙度從而提高鞋底的止滑性。

鞋底止滑性；多邊形鞋底；五邊形鞋底；水波紋鞋底

里約奧運會的舉行，牽動了全世界人的目光。在賽場上，經(jīng)常看到有運動員滑倒的情況發(fā)生，這不僅影響比賽成績，也會對運動員身體造成傷害。在生活中也是如此。據(jù)統(tǒng)計，在各行業(yè)中，因為滑倒而造成的人身傷害事故，占到總事故量的20%左右。因此，我嘗試著對不同幾何圖形花紋粗糙度對鞋底止滑性的影響進行了小探究。

1 實驗原理及器具準備

選用四塊材料完全相同的木質(zhì)地板料，作為地面模具，選用基礎(chǔ)的鞋底橡膠配方，作為鞋底模具，通過測定單位面積的不同幾何圖形的橡膠底花紋在不同環(huán)境地板上的摩擦力，從而判斷通過不同的幾何圖形增加鞋底花紋粗糙度對鞋止滑性的影響。

將四塊地板清洗干凈，烘干。一塊做為干燥環(huán)境試驗用。第二塊地板滴上10滴水，均勻涂開，做為濕潤環(huán)境試驗用。第三塊地板滴上10滴油，均勻涂開，做為油環(huán)境試驗用。第四塊地板滴上10滴油和10滴水，均勻涂開，做為油水混合環(huán)境試驗用。以天然橡膠混煉料模壓出單位面積中相同面積的三種鞋底花紋，分別是水波紋、五邊形、多邊形，各取四塊試片作為鞋底模具，分別編號為1-1、1-2、1-3、1-4；2-1、2-2、2-3、2-4；3-1、3-2、3-3、3-4。準備好相關(guān)實驗器具：推拉計、砝碼、量筒、滴管、剪刀、橄欖油、水。

2 實驗過程

將地板固定于試驗臺面上，用雙面膠將鞋底試片1-1號居中貼合在5400克的砝碼上。將固定好的砝碼試片，花紋面壓在固定好的瓷磚上，將留點推拉計與砝碼連接。

均勻用力地水平拉動留點推拉計，直至與連接試片的砝碼開始移動，此時推拉計指針會固定在一個數(shù)值上，并讀取該數(shù)值。換用第二、三、四塊瓷磚進行鞋底試片拉動的試驗，重復上兩步讀取數(shù)值。清潔實驗用的地板，按實驗準備步驟再次準備好試驗用四種環(huán)境地板。選取五邊形的鞋底試片2號4塊及水波紋的鞋底試片3號4塊，重復上述步驟。

3 實驗結(jié)果及分析

表1 實驗數(shù)據(jù)列表

（1）三種鞋底花紋橡膠試片的摩擦力在不同的環(huán)境中均呈現(xiàn)出：干燥環(huán)境數(shù)值＞濕潤環(huán)境數(shù)值＞油環(huán)境數(shù)值＞油水環(huán)境數(shù)值

分析：環(huán)境決定摩擦系數(shù)的大小，與摩擦力成正比的關(guān)系。

（2）在干燥、濕潤、油、油水四種環(huán)境中的三種幾何圖形花紋的底片的摩擦力均呈現(xiàn)出：多邊形數(shù)值＞五邊形數(shù)值＞水波紋數(shù)值

分析：摩擦力＝壓力*摩擦系數(shù)，而摩擦系數(shù)與物體表面的粗糙程度有關(guān)，越粗糙，摩擦系數(shù)越大。單位面積相同的不同幾何圖形可以增加的花紋的粗糙程度，從而增大了摩擦系數(shù)，增大了摩擦力，提高了鞋底止滑性。

結(jié)果：拉動砝碼的最大力是物體產(chǎn)生的摩擦力，摩擦力越大代表著試片的防滑性能越好，通過數(shù)據(jù)分析：單位面積相同的多邊形的鞋底花紋具有在干、濕、油、油水環(huán)境下比五邊形、水波紋具有更好的防滑特性。

4 結(jié)論

（1）摩擦力=壓力*摩擦系數(shù)

（2）多邊形的幾何圖形可以增加鞋底花紋的粗糙度從而提高鞋底的止滑性。

5 結(jié)語

在今天，體育是什么？奧運會給出了一個答案。體育是國家綜合實力的象征。經(jīng)濟實力和科技水平已成為決定國家體育水平的重要因素。先進的運動裝備、發(fā)達的醫(yī)療手段，不僅能最大限度地挖掘運動員的潛能，保持運動員的狀態(tài)，也直接推動了日常生活的進步。希望這個小研究對運動鞋的制作和生活用鞋的選擇能有所幫助。

［責任編輯：李書培］