系紧的鞋带为什么会自己松开?
题图:全景视觉
系紧的鞋带为什么会自己松开?
这其实是个很有趣的问题啊,可惜大家都对此习以为常,没人来认真分析。
加州伯克利的一位教授也发现了这个问题,自己教女儿系的鞋带为什么总是开呢?
虽然大家都知道鞋带的材质和系法会对此产生影响,但他想不通到底走路/跑步时能有多大的力道,让自己用力系紧的鞋带松开。
于是他用高速摄影机拍下了鞋带解开的全过程,发现鞋带并非是在走路的全过程缓慢松开的,而是在脚步交换方向冲击的瞬间(如向前的脚步踩在地上停住的那一瞬)造成了鞋带的松开。
于是他在鞋带上安装了加速度传感器对其进行测试,发现跑步时冲击的瞬间,甩来甩去的鞋带末端受到的的加速度高达惊人的 7 个 G!
7 个 G 是什么概念呢?这差不多相当于阿波罗飞船返回大气层时的加速度……
因此你原地跺脚或者把脚甩来甩去一般都没法让鞋带松开,毕竟加速度实在是太小了……
然后教授就写了篇 Paper 发表在 Proceedings of the Royal Society A 上。当然了,这篇 Paper 写来不是为了教人系鞋带,而是以此为切入点,分析了需要打结的各项应用(如外科手术或光缆)该如何改进。
所以说呀,千万不要对习以为常的东西真的习以为常。
这是他们拍摄的视频:
参考文献:Failure of a Shoelace Knot
洗完鞋用卫生纸包住为什么鞋会更干净?
因为洗衣服刷鞋子不可能洗得绝对干净,残留水分中还溶解有很少量的脏东西,如蛋白。
所谓的发黄其实就是那些脏东西在空气中氧化的产物。
当晾晒时,表层水分先蒸发,鞋子里面含水量高于表层,水分会由内向外运动。而此时,水中溶解的脏东西也会随着水分的运动向鞋子表层聚集,水分蒸发后,脏物质就留在了鞋子表面。
这样看起来鞋子会有一点发黄,特别是白色的鞋子。
如果鞋子用卫生纸包紧,脏物质会残留在表层的卫生纸上。这也是卫生纸发黄的原因。而鞋子相对就更加干净一些。
同样的道理,白色衣服晾晒的时候应当反过来。
科学原理:
自然界所有的水肯定都不是纯水,里面有溶质的存在,水分运动过程中肯定会伴随着溶质的迁移。
溶解于水中的物质称为溶质。而多孔介质中的溶质运移原理一般应用于土壤以及岩石中养分、污染物以及盐分等的迁移研究中。鞋子、衣服也算是多孔介质。
以土壤盐碱化的例子讲一讲溶质运移的原理。
在水盐运动中有一条重要的原理:盐随水走,水走盐留。
在地下水埋深较浅的区域,如果蒸发强烈的话,农田很有可能发生土壤盐渍化危害。当农田土壤中水分蒸发时,表层土壤水分含量降低使底层土壤水分会补给到表层。
水分从地下水转移到土壤表层,而补给到表层的水分蒸发散失之后,水分中含有的离子即各种各样的盐分留存下来,慢慢的就导致土壤表层盐分积累。日积月累,万亩良田也可能变成盐碱地从而产量降低甚至颗粒无收。
在我国东北、西北、华北的干旱、半干旱地区,降水量小,蒸发量大,溶解在水中的盐分容易在土壤表层积聚。
夏季雨水多而集中,大量可溶性盐随水渗到下层或流走,这就是「脱盐」季节;春季地表水分蒸发强烈,地下水中的盐分随毛管水上升而聚集在土壤表层,这是主要的「返盐」季节。
东北、华北、半干旱地区的盐碱土有明显的「脱盐」「返盐」季节,而西北地区,由于早降水量很少,土壤盐分的季节性变化不明显。
地理条件:地形部位高低对盐碱土的形成影响很大,地形高低直接影响地表水和地下水的运动,也就与盐分的移动和积聚有密切关系,从大地形看,水溶性盐随水从高处向低处移动,在低洼地带积聚。
盐碱土主要分布在内陆盆地、山间洼地和平坦排水不畅的平原区,如松辽平原。从小地形(局部范围内)来看,土壤积盐情况与大地形正相反,盐分往往积聚在局部的小凸处。
以上引用来自互动百科
⬆️图为内蒙古凉城盐渍化土壤。从老师的 PPT 上窃图,图中的白色部分就是盐分。
再看看发黄的鞋子:
来自百度经验
是不是挺像的?盐碱地的原理和鞋子发黄的原理差不多。
可见无论水分多么纯净,如果水分长期在地表蒸发的话,土壤中都有盐渍化的可能。
同样的,无论洗得多干净,如果洗完鞋子不包裹卫生纸的话,鞋子都有发黄的可能。
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