拔河有什么技巧,拔河人员安排技巧

生活中处处都是力学。拔河过程中,根据作用力与反作用力,双方应该是同样的力,那么为何会出现输赢呢?这不仅仅跟摩擦力有关。

1、拔河的受力分析模型

为了简化分析,我们假设绳子是水平的。因此,葫芦娃受到的力有两个水平方向(绳子拉力和地面摩擦力),两个竖直方向(地面支撑力和重力),如下图。

拔河有什么技巧,拔河人员安排技巧图1

当拔河双方势均力敌时,葫芦娃是处于静止状态的。此时各力平衡。在水平方向,绳子拉力等于地面摩擦力。

根据作用力和反作用力,双方对绳子的力是相等的。因此,此时就看地面摩擦力了。静止状态下,地面摩擦力是静摩擦力,它会随着外载的增加而增加。当外载达到一定程度时,静摩擦力无法提供,就会出现打滑。静摩擦力存在一个最大值。

拔河有什么技巧,拔河人员安排技巧图2

上式为最大静摩擦力的计算公式。其中fs是静摩擦系数,N为正压力。拔河想要立于不败之地,不是靠的蛮力,而是靠的增大最大静摩擦力。

2、拔河获胜的因素

通过上述分析,我们知道拔河时绳子的力是相等的,只有增加地面摩擦力才是获胜的关键。而地面摩擦力又与摩擦系数和正压力有关。因此,我们可以从2个方面,提高地面静摩擦力。

2.1 提高地面摩擦系数

拔河的双方位于同样的地面情况,想要提高地面摩擦系数,只有改变自己的鞋。胶底防滑鞋,是个不错的选择。

2.2 提高正压力

所谓正压力指的是葫芦娃对地面的压力,即葫芦娃的重力。因此,体重大的一方要比体重小的一方更具优势。

3、真实情况下的拔河模型

上面的假设是葫芦娃站直,且绳子水平,实际拔河过程远不止如此。实际拔河过程中,双方都会前后脚距离较近并后仰,绳子也又一定的倾角。如下图。

拔河有什么技巧,拔河人员安排技巧图3

根据平衡方程,可以得到绳子拉力的表达式【张伟伟,力学酒吧】:

拔河有什么技巧,拔河人员安排技巧图4

显然,拉力的大小,不仅仅与摩擦力有关,还与绳子的倾角有关。在某一给定角度下,拉力会有最小值。这就说明,拔河过程中,降低己方高度,可以减小拉力。

4、总结

拔河的过程,是双方力量与技巧的较量,获胜的关键在于地面摩擦力和绳子倾角。摩擦力越大,越不容易被拉动。绳子倾角也有个合适的值,使得拉力最小。因此,增加己方的体重,降低己方的高度,可以获得拔河的胜利。

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