導(dǎo)讀相信大家都有這樣的經(jīng)驗(yàn)：明明出門(mén)前剛剛系好的鞋帶，沒(méi)走幾步就散開(kāi)了。你以為是自己綁得不夠緊，于是用了兩倍的力氣再次系好。然而不久后，你又一次差點(diǎn)被散開(kāi)的鞋帶....

相信大家都有這樣的經(jīng)驗(yàn)：明明出門(mén)前剛剛系好的鞋帶，沒(méi)走幾步就散開(kāi)了。你以為是自己綁得不夠緊，于是用了兩倍的力氣再次系好。然而不久后，你又一次差點(diǎn)被散開(kāi)的鞋帶絆倒。

鞋帶總系不緊，是自己的“打開(kāi)方式”不對(duì)？還是鞋帶本身的問(wèn)題呢？

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活結(jié)與死結(jié)

一般來(lái)說(shuō)，由于系鞋帶的方法不同，有些鞋帶的結(jié)的確更容易散開(kāi)。

大部分人系鞋帶的結(jié)是所謂的平結(jié)（Square knot）：

步驟大概是這樣的：

來(lái)源｜Figgen

或者是縱結(jié)（Granny knot）：

來(lái)源｜Figgen

縱結(jié)也叫“祖母結(jié)”，與平結(jié)的打法基本類似，只是在纏繞的方向上有所不同，比起平結(jié)更加牢固。

這些我們?cè)谏钪薪?jīng)常用到的結(jié)都有一個(gè)共同點(diǎn)，就是都包含下圖這樣一個(gè)結(jié)構(gòu)，有點(diǎn)類似于動(dòng)滑輪：

鞋帶的繩結(jié)具有和動(dòng)滑輪類似的結(jié)構(gòu)

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想必你已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，在這種結(jié)構(gòu)中，兩根繩子其實(shí)并沒(méi)有緊密地糾纏在一起，它們還是獨(dú)立地兩根，可以發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，只不過(guò)由于摩擦力的存在，二者之間要想發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)并沒(méi)有那么容易。也就是說(shuō)我們常見(jiàn)的活結(jié)，其實(shí)都是靠摩力擦維系的。

然而，繩結(jié)不動(dòng)狀態(tài)下的靜摩擦力是有限度的，如果你拉繩頭部分，且拉力大于最大靜摩擦?xí)r，繩子就會(huì)發(fā)生滑動(dòng)，繩頭部分變長(zhǎng)，繩圈部分縮小，最后繩結(jié)被完全解開(kāi)。

其實(shí)，即使不主動(dòng)去拉繩頭，在人走路的過(guò)程中鞋帶也會(huì)受到慣性力的作用，逐漸使繩結(jié)脫離。

這是因?yàn)槲覀冊(cè)谛凶哌^(guò)程中速度會(huì)經(jīng)常變化，而繩頭傾向于保持原有的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，站在繩頭的角度上看（以繩頭為參照物），就好像無(wú)形中有一股反方向的“力”在拉動(dòng)著它，就像我們行走中衣服也會(huì)發(fā)生擺動(dòng)一樣。這個(gè)就是我們常說(shuō)的慣性力，其實(shí)是相對(duì)加速度造成的。

與前面介紹的活結(jié)相對(duì)的就是死結(jié)。對(duì)于單根繩子來(lái)說(shuō)，最簡(jiǎn)單的單結(jié)在拉緊后就形成了一個(gè)“死結(jié)”。

對(duì)于兩根繩子，我們可以將多個(gè)單結(jié)不斷重復(fù)，最后將兩端拉緊，也可以形成死結(jié)。

各種形式的繩結(jié)

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與依靠摩擦力維系的活結(jié)不同，在受力分析上，“死結(jié)”兩側(cè)的繩子因打結(jié)可以看作兩根獨(dú)立的繩子，因此不會(huì)互相影響。相比起活結(jié)“動(dòng)滑輪式”的結(jié)構(gòu)，死結(jié)被視為不可隨繩子移動(dòng)的節(jié)點(diǎn)，難以解開(kāi)。

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鞋帶：生命難以承受之重

加州大學(xué)伯克利分校的工程師Oliver O’ Reilly在教女兒系鞋帶時(shí)也發(fā)現(xiàn)了鞋帶總是松開(kāi)的問(wèn)題，于是他與幾位同事一起，用高速攝像機(jī)開(kāi)展了一系列實(shí)驗(yàn)。

實(shí)驗(yàn)開(kāi)始時(shí)，該研究的共同作者、研究生克里斯汀·格雷格（Christine Gregg）先穿上一雙跑鞋，系緊鞋帶，然后在跑步機(jī)上慢跑，一名同事則負(fù)責(zé)拍下這一過(guò)程。

結(jié)果發(fā)現(xiàn)，腳在慢跑時(shí)砸中地面一刻產(chǎn)生的力可達(dá)人體自身重力的7倍。這一瞬間鞋帶末端受到?jīng)_擊所產(chǎn)生的加速度的數(shù)值高達(dá)重力加速度的7倍！

理論上，加速度越大，鞋帶末端自身受到的慣性力就越大（以鞋帶末端為參照），當(dāng)這個(gè)力大于鞋帶之間的最大靜摩擦力時(shí)，滑動(dòng)就會(huì)發(fā)生，使你原本系緊的鞋帶慢慢松開(kāi)。

格雷格表示：“我只需拉開(kāi)鞋帶的兩條末端，便可解開(kāi)鞋帶。而繩結(jié)松開(kāi)的過(guò)程其實(shí)與此相同。只不過(guò)使鞋帶松開(kāi)的力不是拉力，而是腳落地時(shí)產(chǎn)生的力，以及腿部前后擺動(dòng)產(chǎn)生的慣性?！?/p>

跑步時(shí)鞋帶末端受力

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不同的鞋帶也會(huì)有影響？

有時(shí)候我們會(huì)覺(jué)得某些鞋帶特別容易松開(kāi)，是因?yàn)樾瑤У牟馁|(zhì)和形狀的確對(duì)繩結(jié)的牢固程度有一定的影響。

市面上的鞋帶主要有尼龍、滌綸、棉麻材質(zhì)等，相對(duì)來(lái)說(shuō)，表面粗糙的鞋帶打成結(jié)后受到的摩擦力更大，更不易散開(kāi)。

比起材質(zhì)，鞋帶的形狀對(duì)結(jié)的影響更大。扁的鞋帶在系成繩結(jié)后摩擦面積更大，比起圓柱形的鞋帶更不易松開(kāi)。

因此，在挑選鞋帶時(shí)可以考慮表面粗糙，形狀扁平的，二者都有利于增加兩根鞋帶之間的最大靜摩擦力，使鞋帶更加牢固。

除了在摩擦力上費(fèi)心思，慣性力也是我們要考慮的因素。

你可能已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，有些登山鞋為了美觀，會(huì)在鞋帶末端裝上金屬裝飾片，但這種設(shè)計(jì)其實(shí)往往會(huì)使鞋帶更容易松開(kāi)，并不是很實(shí)用。

這是因?yàn)閼T性力的大小除了和加速度有關(guān)，還與物體自身的質(zhì)量有關(guān)。質(zhì)量越大，它受到的慣性力相對(duì)就越大。因此，相比于沉重的金屬鞋帶頭，塑料頭的鞋帶更不容易松開(kāi)。

鞋帶：有人扒拉我！

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換一種系法？

除了換鞋帶，我們是否有其他方式來(lái)對(duì)鞋帶進(jìn)行改進(jìn)呢？在這里，小編就教大家?guī)追N讓鞋帶系得更緊的方法。

第一種是在打蝴蝶結(jié)時(shí)，左右分別以鞋帶的雙股，在完成蝴蝶結(jié)時(shí)多繞半圈，這個(gè)繩結(jié)稱為伊安的鞋帶安全結(jié)。這個(gè)方法廣受許多山岳鐵人賽與三鐵選手所喜愛(ài)，非常適合在登山鞋和跑鞋上使用。

注意看有兩道“箍”哦！

來(lái)源｜360個(gè)人圖書(shū)館

第二種方法就是在交叉鞋帶時(shí)再多繞一圈增加摩擦力，再進(jìn)行后續(xù)的打結(jié)工作。雖然只是簡(jiǎn)單地多繞一圈，看來(lái)毫不起眼，但是這一圈所多增加的摩擦力卻是非常明顯的，一旦拉緊鞋帶之后就幾乎不會(huì)再移動(dòng)。

左邊的鞋帶多繞了一圈

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如果作為“手殘黨”學(xué)不會(huì)特殊的系法，那就不妨換用質(zhì)地更輕的鞋帶，把硬的圓鞋帶換成軟的扁鞋帶，讓繩圈和繩頭長(zhǎng)度接近，平時(shí)走路時(shí)步伐更加穩(wěn)重等等。當(dāng)然，如果這些方法都不湊效，你還可以采取終極辦法——穿不需要系帶的鞋。

審核專家：羅會(huì)仟

中國(guó)科學(xué)院物理研究所副研究員