科普:挑担子中的物理学今天在网上冲浪的时候看到了下面这样一段话。
爬山的时候会发现这样的现象:挑担子的往往比散步的游客走得要快。
之所以如此,是因为二者心态不同,挑夫肩上有担子,眼中有想到达的目标,不用扬鞭自奋蹄;散步者往往一身轻松,到达目的地的愿望也并不急切,走到哪里算哪里,自然放慢了脚步。
作为一个物理专业出身的科普作者,对这段话很不以为然。
所以,我决定用物理学来为您解释一下,为什么挑担子的人走得要快?一、行走中肩部运动规律人在行走过程中,由于人体姿势不停地发生改变,人的肩部位置也在不停地发生变化。
由于人的行走运动具有周期性,所以人的肩部在人的行走过程中的位置变化也应有这一特点。
在行走过程中,双腿的支撑和摆动交替进行,再加上上肢的摆动以及躯干的扭动使得人体的肩部产生移动。
在与地面垂直方向上,肩部的的运动呈现出上下波动,波动频率与步频相同;在与前进方向垂直的左右方向同样存在这样一个频率的晃动,只是幅度比较小;同时肩部还有一个以人体垂直方向的中轴为轴的旋转运动。
当然了,肩部还跟随整个人体一起存在一个前进方向上的直线运动。
只不过这个运动并非一个匀速直线运动,而是一个速度在某个小范围内的变速运动。
观察这个运动,只要你端一杯水走路就能看出来,不论你多小心都不能保证水面一动不动。
这里之所以要先说肩部的运动,是因为挑担子的时候,肩部是人体与担子的连接处,也是担子的支点。
挑担子行走与正常行走时肩部运动的区别是运动幅度减小,但同样存在前面所说的4种肩部运动方式。
二、行进中担子的运动规律估计大多数读者都没挑过担子,我也仅有寥寥几次经验,不过这不妨碍我们观察,乡下或者一些景点仍然能看到挑担子的人,城市里也偶尔有挑着担子走街串巷的卖货人。
如果你仔细观测会发现扁担有这样的运动规律:1、整根扁担像一根上下振动的琴弦,振动频率与挑担人的步频相同;2、扁担的方向与前进方向的夹角基本保持不变。
如果你同时观察挑着担子的人,会发现这个人的动作也与正常走路有区别:1、步幅比较小;2、步频比较高;3、行进接近匀速直线;4、上身除了无法避免的垂直方向的起伏运动之外,左右的摇摆幅度没有或者非常微弱,更看不见肩部以身体中轴为轴的旋转运动。