@風(fēng)噠信：鞋帶到底是怎么自動散開的？

小南： 一方面是腳跺地的沖擊力，一方面是擺腿帶來的慣性力，總之走著走著就散了唄。

無論你把鞋帶系得多緊，它一定會在某個時候自動散開。幸運(yùn)的時候自己發(fā)現(xiàn)或者被旁人提醒，不幸的時候它就絆你一跤。

“走著走著就散了唄”并不是一個嚴(yán)謹(jǐn)?shù)幕卮?，雖然這么說也沒什么大錯。最近，加州大學(xué)伯克利分校的研究人員在《英國皇家科學(xué)院院刊A》上發(fā)表了一篇論文，首次詳細(xì)解答了這個問題。

機(jī)械工程系教授奧萊利（Oliver OReilly）和學(xué)生們找來一名志愿者，請她在跑步機(jī)上慢跑，并且在拍攝視頻的同時測量鞋帶的加速度。為了更方便地觀察到鞋帶散掉的情形，她使用的是“奶奶結(jié)”，也就是兩個鞋帶圈關(guān)于鞋子中軸對稱。

慢動作視頻展示出，鞋帶結(jié)松散的過程可以分為兩個階段：首先在較長時間內(nèi)緩慢地變松，一旦繩結(jié)開始有散開的趨勢，它會在兩三步之內(nèi)徹底松綁。

研究人員驚嘆于，鞋帶結(jié)上下顛簸時產(chǎn)生的加速度可達(dá)重力加速度的6到8倍，這個數(shù)字甚至超過了地球上所有過山車的最高加速度。

但這并不能解釋鞋帶為什么會自動松開。在接下來的實(shí)驗(yàn)中，志愿者或者原地踏步，或者懸空擺動雙腿，但兩種運(yùn)動方式都不如走路或跑步那樣容易使鞋帶散開。

奧萊利認(rèn)為，兩種效果的結(jié)合是關(guān)鍵。兩種運(yùn)動形式分別對應(yīng)了鞋帶結(jié)在走路過程中的兩種受力，一是腳踏地面時，結(jié)心所受到的沖擊力，二是繩頭隨著腳的前后擺動產(chǎn)生的慣性牽引力。

我們解開鞋帶的時候只需要拉住一個自由端就可以了，自動散開的過程也是一樣。繩結(jié)心在雙腳跺地的沖擊力下伸縮而逐漸變得松散，達(dá)到一個臨界狀態(tài)之后，雙腿擺動帶來的慣性力終于超過了繩結(jié)的靜態(tài)摩擦力，整個結(jié)就瞬間散開了。

鞋帶頭越重，慣性力也就越大，如此鞋帶結(jié)會松開得更快，這也得到了后續(xù)實(shí)驗(yàn)的證實(shí)。末端是金屬環(huán)的鞋帶比塑料環(huán)的更容易散，也是這個道理。

有一件事情是確定的：方結(jié)總是比“奶奶結(jié)”結(jié)實(shí)得多。研究人員還無法解釋這到底是為什么，可能跟鞋帶結(jié)內(nèi)部的不同交錯和受力情況有關(guān)。但這并不妨礙外科醫(yī)生、水手和登山愛好者們長久以來就在實(shí)踐中廣泛地使用方結(jié)。

如果你還是不知道方結(jié)怎么打，或者你的鞋帶太滑、不管打什么結(jié)都要走兩步重新系一次，那么還有一個終極大招：不管用哪種辦法系好鞋帶之后，用兩個繩環(huán)再打一個普通活結(jié)并拉緊，也就是所謂的“雙結(jié)”。祝你好運(yùn)。