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鞋帶為啥總是自己鬆開?科技公司找到答案

相信大家都遇到過這個問題,你將鞋子穿上並系好鞋帶,結果走了一段路就發現鞋帶松了,於是你只能彎下腰把鞋帶再系好。那麼你知道鞋帶為啥還是會自動鬆開,近日,一個科技公司解開了其中的謎題。

數學專家阿丹姆表示,系鞋帶中的平結(square knot)和老奶奶結(granny knot,反向方結)雖然很相似,但是平結更不易脫落。

他們請自願者綁上老奶奶結後在跑步機上走路,繩結上裝有加速儀以測量每走一步時,繩子所承受的加速度(地心引力)。在慢動作影片中,他們發現了鞋帶鬆開的兩個階段:首先鞋帶隨著每個步伐逐漸解開,接著它會在一瞬間完全松脫。而當鞋帶開始鬆動後,再走兩步它就會完全鬆開。研究團隊對於鞋帶上下擺動時所承受的地心引力感到相當驚訝,因為這股引力比任何雲霄飛車所能產生的力量都還要大。

在這之中「走動」是最重要的關鍵。同樣的結在測試者原地踏步或是坐著搖晃他們的腳時不會這樣鬆開。

研究團隊接著針對繩鬆開所需時間與鞋帶脫落速度設計了一場實驗。他們利用擺錘模擬腳的擺動,並且使擺錘撞擊一個盤子來模擬鞋子與地面之間的力道。而鞋帶兩端被加上額外的重量,這個重量可以模擬鞋帶在鞋子上擺動的強度。研究團隊在完成這樣的設計後,便能準確地測量平結與老奶奶結各自的松脫速度。

這項經過設計的實驗與測試者在跑步機上走動的結果相互印證。在擺錘來回擺動並且撞擊盤子時,這兩個結都以十分緩慢的速度鬆開,在松脫到一定程度後,它們就會以極快的速度完全鬆開。這項實驗也發現了平結優異的穩定性,在所有的實驗中,老奶奶結每次都會松脫,但是平結只有一半的機率會如此。