跑步時(shí)鞋帶解開(kāi)的奧秘

美國(guó)麻省理工學(xué)院的研究人員曾提出一個(gè)最簡(jiǎn)單的結(jié)在運(yùn)動(dòng)中受力的方程式：張力、摩擦和剛度以及它們?nèi)绾闻c構(gòu)成結(jié)的拓?fù)鋵W(xué)的匝數(shù)相關(guān)。

盡管有許多關(guān)于各種結(jié)配置的耐久性研究，但尚未有人關(guān)注過(guò)為什么一個(gè)結(jié)會(huì)自動(dòng)解開(kāi)的物理學(xué)原因。加州大學(xué)伯克利分校的Oliver OReilly在看到小女兒的鞋帶永遠(yuǎn)也系不住之后，決定研究自發(fā)性的解結(jié)。他和兩名研究生在現(xiàn)實(shí)中做了實(shí)驗(yàn)。

他們發(fā)現(xiàn)在跑步的過(guò)程中，鞋帶易散開(kāi)的罪魁禍?zhǔn)资桥懿綍r(shí)生成的慣力集合。一個(gè)結(jié)通常通過(guò)中心的摩擦力維系，這正是更結(jié)實(shí)的結(jié)匝數(shù)更多的原因，因?yàn)槊總€(gè)匝都會(huì)產(chǎn)生摩擦力。但跑步時(shí)腳不斷向下踩則會(huì)在結(jié)的底部形成加速度，每跑一步，鞋帶會(huì)前后甩動(dòng)，像一只無(wú)形的手一樣在末端牽引。最終，當(dāng)加速度超過(guò)內(nèi)部摩擦力時(shí)，這個(gè)結(jié)就會(huì)到達(dá)臨界點(diǎn)，自動(dòng)解開(kāi)。

該團(tuán)隊(duì)還發(fā)現(xiàn)，單是加速度或甩動(dòng)并不能讓鞋帶解開(kāi)。