既然拔河比赛比的是摩擦力,那为什么还要用力?意义何在?


拔河本质不是一个摩擦力问题,是一个身体失稳问题。

拔河

你看拔河比赛的视频,最后的胜利。并不是由一方像是拖沙袋一样拖着另外一方前进。而是在某个瞬间,另外一边突然就像是多米诺骨牌一样,一下子被拉倒了。

[1] 对于摩擦力问题,比如你拖着一麻袋沙子。这就是一个纯粹的摩擦力问题。只要你的拖力大于摩擦力,这麻袋沙子总会前进。麻袋沙子可以承受你全部力,而不变形。

[2] 但是人不是沙子,人是“弹性体”甚至说是“柔性体”(或者至少也要简化成一个 hinge 链接的两根 beam)。比赛中的力, 即便足以克服鞋底和地面的最大静摩擦力(比如让一个卡车拉着你), 你的身体也不足以传递这么大的弯矩..

Free body diagram.
Deformation of the body. The moment is not balanced.
Moment distribution along the beam. M_F is the moment generated by the rope. M_G is the moment induced by your weight. M_yao is the moment you have to keep your body straight. Otherwise, your body will suffer yielding or large deformation or lose stability.

人们为了保证稳定的站在地上,必须保证力矩平衡。对于全身的力矩平衡,以你的脚作为支点,体重和绳子拉力各自形成力矩。绳子的力矩把你的身体往前转动,那你就要努力调整重心,让重心产生的力矩使身体向后转动。

另外, 绳子的拉力, 和自身的重力, 相对于你身体的任意一点存在另外一种力矩平衡. 这种平衡一般都可以通过你的肉体和骨骼来承担, 你也不会因为拔河而脊椎断裂. 但 "腰" 这个地方则是一个特殊的 hinge. 这个 hinge 需要提供额外的力矩, 让你的上半身保持力矩平衡, 而不会往前倾.

这种平衡需要通过你的腰来维持. 为了维持身体的笔直,你就必须付出足够大的腰的力量(想想看仰卧起坐,仰卧起坐,你是用腰部去撑起身体的重力,让身体可以弯曲。而拔河比赛中,绳子的拉力会让你的身体主动弯曲,为了防止这种弯曲,你的腰需要主动施加力。).

所以比赛中,一般另外一方的失败,都是从队里某个腰不好的人,身体从向后靠变成向前弯。他身体有了向前转动的趋势。但是人出于自我保护的考虑,是不会让身体向前跌倒的。因此,他会因此选择向前踉跄,或者干脆卸去一部分手上的力。

卸掉的力,总要有队伍里的其他人员承担。其他人员承担了更大的力,自然会有下一个卸力者。这样逐渐形成多米诺骨牌。最后不肯卸力的那一批人,腰部力量有不足以维持身体平衡。最终结果只能是,身体前倾,产生踉跄。

...

至于增强握力以平衡摩擦力, 肱二 / 三头肌用力以控制自己重心, 以及身体内部的肌肉协调, 就是另外一个话题了.

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