为什么系紧的鞋带总开（为什么系紧的鞋带会自己松开）

最近天气渐冷，北京的红叶季又到了，想必不少小伙伴的周末安排是到户外赏赏秋叶爬爬山吧你们出去玩儿的时候遇到过什么小麻烦吗？比如说：跑得正欢，鞋带开了，我来为大家科普一下关于为什么系紧的鞋带总开?下面希望有你要的答案，我们一起来看看吧!

为什么系紧的鞋带总开

最近天气渐冷，北京的红叶季又到了，想必不少小伙伴的周末安排是到户外赏赏秋叶爬爬山吧。你们出去玩儿的时候遇到过什么小麻烦吗？比如说：跑得正欢，鞋带开了。

今天小编想跟大家念叨的，就是系紧的鞋带为何会自己松开呢？

对于大多数人来说，鞋带都会系成这种样子，这种结就是所谓的平结。我们首先来具体分析一下这个结。

这种结的好处就是，当你拉绳头的时候，结就会自动打开，也就是我们日常生活中经常提到的“活结”。

这种绳结之所以会松开，是因为在绳头部位受到了拉力。

可是，在我们平时走路的时候，并没有人去拉绳头！可鞋带还是会自己松开，这是啥情况？

其实，在我们走路的时候，是会在绳头上产生一种力，这种力在物理学上，被称为“惯性力”。

平结示意图

关于鞋带绳头所受到的惯性力，美国加利福尼亚大学伯克利分校的教授还专门对此进行了研究——用高速摄影机拍摄实验对象跑步时鞋带散开的过程。

他们最终测量出跑步过程中鞋带绳头的加速度可以达到重力加速度的7倍。也就是说，平结示意图中“惯性力1”的大小会是绳头质量的7倍。而且，绳圈部分也会受到一个惯性力2，它的方向和惯性力1的方向一致。此外，鞋带之间存在的摩擦力f，会阻止鞋带的滑动。

惯性力1、惯性力2、摩擦力f，这一组力所形成的结构不正和在中学物理中出镜率非常高的“滑轮组”的结构一样吗？

绳结相当于有摩擦力的定滑轮，绳圈相当于动滑轮，绳头上的惯性力相当于拉力，而绳圈上的惯性力相当于动滑轮上的重物。

在此，我们将上述惯性力1比作T1，惯性力2比作T2。当T1、T2的合力大于f的时候，鞋带就会发生滑动。特别是当T1更大的时候，鞋带就会结开，而T2很大的话，鞋带就变成了死结。不管怎样，结果都是“鞋带散了”。

怎样才能让鞋带不自己松开呢？

根据滑轮组的受力特点，可以得出这样一个结论：鞋带会不会自己松开的核心问题是——| L1- L2 |ρα与f比大小的问题。这里面，L1和L2分别是绳圈和绳头部分的长度，ρ是鞋带的密度，α是鞋带甩动时产生的加速度。（此处省略一万字，因为小编担心关于滑轮组的公式大家都已还给物理老师了，解释起来也都看不懂了。）

那么，有了这个式子，解决方法自然也就出来了。

方法一：尽可能地让绳圈部分和绳头部分长度相等，这相当于减小| L1- L2 |；

方法二：使用轻质鞋带，这相当于减小鞋带密度ρ；

方法三：走路稳当点儿，这相当于减小加速度α；

方法四：鞋带绳头不要用金属的，这是为了减小绳头的惯性力；

方法五：把鞋带系紧，这是在增大摩擦力f；

方法六：用软的扁鞋带，这样能提供更大的摩擦力f；

发现了没有，所有的方法都是要实现一个目的，那就是：

| L1- L2 |ρα<f

也就是说，只要是能够实现这一目的方法，都可以解决鞋带自己松开的问题。

哦，不对，还有方法七，那就是“不穿系鞋带的运动鞋”。

小伙伴们，有没有觉得学好物理是很有必要？那就抽空来北京科学中心逛逛吧，没准还能把丢掉的知识捡回来呢！