E66-明明系紧了,鞋带怎么走着走着就散了?

E66-明明系紧了,鞋带怎么走着走着就散了?

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本期立意

体育课跑到一半,鞋带突然散开,赫小妹差点踩上去:出门前明明拉紧了,又没有人伸手解它,那两只“耳朵”怎么自己消失了?

爸爸刚说“落地冲击会把结弄松”,赫小妹就来挑毛病:只跺脚、不摆腿,为什么没散?只摆腿、不落地,又为什么不行?顺着这些反例,父女俩发现,鞋带散开不是一个动作的功劳,而是冲击、甩动和滑动互相配合:起初悄悄松动,后来越滑越快,最后看起来突然解开。

尾巴短一点、换一种结,能不能从此高枕无忧?一只放在桌面的干净鞋,又能让我们看见什么、不能证明什么?这一期,从体育课上的小麻烦,聊聊“看起来突然”的变化,为什么可能早就开始了。

主播列表

  • 爸爸:解释落地冲击、惯性甩动与结中滑动怎样配合,也接受反例挑战。

  • 赫小妹:替鞋带喊冤,用“只跺脚”和“只摆腿”追问爸爸漏掉的半个答案。

本期金句

  • “光有‘晃松’,还不等于‘抽出来’。”

  • “看起来突然,不代表前面什么都没发生。”

  • “尾巴短不是免考,换个结也不是保送。”

本期内容大纲

1. 同一只鞋,为什么静置时通常不易散,运动时却可能散?

2. 鞋底落地的冲击,怎样影响鞋面上的结?

3. 鞋带环和自由端的惯性甩动,怎样产生拉扯?

4. 只跺脚、只摆腿的反例,为什么指向两种作用的配合?

5. 自由端滑出后,为什么可能引发越来越快的散开?

6. 短尾巴和不同结型,为何不能提供绝对保证?

亲子观察与延伸

将一只脱下的干净鞋放在桌面,系好蝴蝶结,扶住鞋,慢慢拉一条自由端,观察对应鞋带环的大小和结中央的变化。这一观察只能展示手拉造成的滑动与抽开,不能证明走路时冲击与甩动的机制。

参考资料

Daily-Diamond, C. A., Gregg, C. E., & O’Reilly, O. M.(2017). The roles of impact and inertia in the failure of a shoelace knot. Proceedings of the Royal Society A, 473, 20160770. DOI: 10.1098/rspa.2016.0770。[1]