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1 # 零的傑克
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2 # FSLf30
“耕當問奴,織當問婢”。挑擔問題問物理大咖,無異於問道於盲。
本人曾從事“挑擔工”,屬於“從耕”之奴,對挑擔應該還有點發言權。
1.關於繩長繩短誰最輕鬆。這裡的長短只能是相對面言。過短,挑擔上肩必須彎腰,深蹲,明顯沒有長繩輕鬆。但如果山間行走,繩長無疑也會很礙事,擔子經常著地磕碰,想輕鬆也輕鬆不起來。
2.除了山地行走,著地磕碰之外,本人認為“繩長”還是比“繩短”要來得輕鬆。其理由:
一是繩長上肩(挑起擔子)、歇肩(擱下擔子)、換肩(長途不歇擔左右換肩)輕鬆。繩短絕無此優勢可言。
二是繩長擔子左右擺盪輕,挑擔沉穩;繩短擔子左右晃盪厲害,扁擔傷肩(肩部擠壓摩擦厲害),使人很難“輕鬆”。
三是繩長易“跳擔(扁擔的上下抖動)”與挑擔人起落步和諧共振(抬步時擔子上跳,易於邁步,落步時擔子下沉,落步更穩);繩短則很難找到這種和諧共振。(這也是有人為什麼在挑選扁擔時要試壓一下扁擔,看是否柔和或槓硬的原因)。
一家之言,聊供大家商討。
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3 # 骨頭無畏牛刀
用扁擔挑東西,繩子長東西晃動頻率低,繩子短東西晃動頻率高,所以繩子不能太長,也不能太短,東西的晃動頻率以人的步法頻率為準,挑東西最輕鬆。不要小看這個問題,這是一個很複雜的物理問題。這個問題無法用公式來表達,足以說明它的複雜性。
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4 # 力學Nerd王小胖
同一根扁擔,挑同一個重物,繩子的長短產生的輕鬆與否與人是否運動有關。如果人是靜止的,或者勻速直線運動(人實際走路無法控制)時,繩子的長短沒有任何影響;但是,如果人正常走路了(上下前後的起伏),那麼繩子長短的影響就至關重要了。
1、靜止或勻速直線運動(平衡狀態)平衡狀態下,扁擔的受力如下圖。紅色的是扁擔,兩端掛著兩個籃子,中間人的肩膀簡化為一個支點。由於此時是平衡狀態,來自於人體肩膀的向上的力,大小等於兩端兩個重物的合力。此時,肩膀的向上的力的大小,不會因為繩子的長短而發生任何改變。即:當人靜止的時候,肩膀感受到的力就是重物的重力,與繩子長短無關。
2、走路狀態上下顛簸人體正常行走的時候,由於需要邁開步伐,當兩腿分開時,肩膀高度較低,而兩腿靠近時,肩膀高度較高。於是造成了肩膀隨著步伐而高低起伏,上下顛簸。
3、走路狀態前後起伏人走路的時候,很難保持勻速運動。所以,肩膀部位的前進速度其實是一直在變化的。變化的幅度,當然與人體的控制能力有關。由於前進方向速度的變化(左右方向類似),肩膀位置就存在著前後方向的加速度。這時候,兩端的重物就會前後晃起來。
這個法向加速度方向是固定的,指向扁擔的端點,由此重物的慣性力向下,相當於重物變得更加重了,肩膀的受力也就增大了。此時,繩子越長,慣性力越大,人也就感覺越不輕鬆。這也是為什麼,挑扁擔的時候,人手會抓住繩子,縮短這個繩子的長度,儘量不讓重物晃起來。
4、總結繩子的長短,對肩膀的受力至關重要。由於人體走路的時候,不可避免的會產生上下左右前後三個方向的晃動,特別是前後和左右方向,這個晃動通過扁擔傳遞到繩子上,再傳到重物上。產生了法向加速度,引起了慣性力,使得重物更加重,人肩膀承受的力也更加大。這個慣性力與繩子的長度成正比,所以繩子越長,肩膀處的受力也就越大。
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5 # 賽先生科普
我們可以看到在扁擔兩端,用繩子連著筐子,筐子裡可以裝上各式各樣的的東西,而題主的疑問就是這個繩子的長短到底該如何選擇,才會使人感到輕鬆呢?
首先我們確定一點,繩子長短並不會影響所挑重物的重量,所以當一個人挑著東西勻速行走時,所受到的壓力都是一樣,雖然壓力一樣,但不同的挑扁擔方式對體力的消耗是不一樣的,打個比方,比如“垂手提水桶”和“平舉提水桶”,兩種方式中,水桶的重力是固定的,但哪種方式輕鬆一眼可見。
對於扁擔繩子是長是短,道理是一樣的,簡單來講,如果繩子非常短,那麼在“人—扁擔—重物”構成的這個系統,重心就會比較高,而比如繩子比較長,那麼重心自然會低,而重心的高低對人是否感到輕鬆有很大的影響。
頭重腳輕,你覺著走路能輕鬆嗎?所以繩子自然不能短,需要長些,但也不能太長,磕磕絆絆也不好。
當然了,這也不能一概而論,因為不同路境不同方式。
補充:國外發明瞭一款揹包,可以自動平衡重心位置,減輕使用過程中的體力消耗。
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6 # 萬古荒原
不用問物理大咖,我就可以回答:用扁擔挑東西,繩子長的比繩子短的挑起來輕鬆。繩子短的,所挑東西重量幾乎不變,而繩子長的,挑起東西來在走動時隨著步伐快慢程度會產生一定幅度的晃動,這種晃動會卸去一部分重量。同時,肩上的扁擔由於所用木材不同,其柔韌度也不同,隨著步伐的移動,扁擔會上下顫動,這種顫動也會卸去部分重量,如果繩子短,顫動幅度就會相應的小,其顫動卸去的重量也會相應的少。所以繩子是處於扁擔和所挑東西之間的介質,繩子的長短直接決定了人在挑東西走動時感受到的輕鬆程度。不知我這個回答說清楚了沒有?我是農民出身,從小在農村長大,文革年代學校停課鬧革命,沒學過一天物理,但是扁擔、尖擔沒少用過,所以感受頗深。最後強調兩點,第一,我所使用過的扁擔、尖擔全部都採用桑木製作,其彈性和韌性最好,因此挑東西走路會感到輕鬆。第二,挑東西走路,切記步伐不能和晃動產生同步振動,這樣你不但感受不到輕鬆,還會使你無法前進,其晃動產生的動能和你前行發出的力量動能相互抵消。這時你只能停下腳步,等待晃動停止,重新起步才行。好了,我就說這些,如果用詞不當,請大家批評指正,本人不勝感激。
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7 # 粵發不明
我不是物理大茄,但我是一個挑山工(工作前),所以捂著臉不害羞地回答一二。挑東西雖然是物理性質,但實踐勝於雄辯。挑東西的繩子的長短,決定挑擔人的高度和挑擔人習慣。在挑擔的過程中又要看挑擔的環境,如果是平路按平時的挑擔習慣,挑起來比較輕鬆自然,如果是山路上坡路,繩子一定要短一些,要不然你就艱難地挑著向上走。所以挑擔的物理性質也要根據環境決定繩子的長短。之所以說環境決定繩子的長短,這就決定挑擔的輕鬆。挑擔人平時會選適合自己的繩子的長短,使自已挑起來健步行走。此時如果長了,籮的擺動會產生阻力,而且籮子可能會撞到腿上,挑擔的阻力會加大;大短,挑起來會感覺比平時重,而且兩個籮齊腰挑又顯得笨拙。是否合理,請有智之士斧正。
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8 # 又又樂
先說結論:同一個人挑擔,繩子“適當”長一點比繩子短舒服一些。
(“輕鬆”的“輕”,人體感覺體驗還可以,“力學”表達不準確。用“舒服”好一些。)
(繩子適當長:擔子上下晃動時不碰地為宜)
解釋:
1、不考慮長繩與短繩的重力差別時,挑擔人的肩膀承受的壓力是一樣的,沒有差別。
2、繩子越長,重心越低,“穩度”越大。挑擔人站著不動,長繩與短繩也沒有“舒服感”方面的區別。
3、挑擔走動時,擔子必然會“晃動”,“重心”也會作相應的晃動,這時,繩子越長,“重心”就越低,“重心”偏離腳底“中心”的距離就越小,擔子也就顯得“穩”些,人控制擔子就越容易些,人就感覺“舒服”些。
(另外,能讓挑擔人“舒服”些的因素還有:扁擔比槓子舒服、扁擔要有適當的柔性和彈性,步調與擔子晃動是否協調等,這些因素涉及到的原理就不說了。)
(不是物理大咖,是有十年插隊知青經歷的物理老師。)
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9 # 科技型文盲1
扁擔是中華民族獨家發明的聰明負重工具。
扁擔原理是靜力轉化動能,達到減少運動做功目的。這跟你拍球后,再接球時感覺不到什麼重量的原理是一致的。
具體說:在你腳踏實地那一刻,重物+扁擔彈性下壓力共同通過人體作用於地面,這個時候人體承受更多靜力,但只承重不做動。當你移動的那一刻,人體有個向上運動、帶動重物做功的過程。但這一刻之前,扁擔的彈性慣性剛好釋放,重物被慣性上拋,所以實際負重減少了。要想實現這個目的,也需要一段時間訓練,使行走節奏與壓應力、上升慣性力達到完美統一。中中國人種自帶這個基因,一兩天就適應了。其他人種就夠嗆。
扁擔負重,靜止時雖然也壓得你難受,但並不做功。平移也幾乎沒做什麼功,主要做功來自支援人體行走必要的引體向上1、2釐米這個動作的做功。所以,後來發明了人力車、自行車就更輕鬆了,只要克服平移做工即可。
明白了這個道理,就可以分析繩子長度與做功的關係了。
繩子不僅改變力的方向,還有兩個功能:調節振幅與平衡左右擺力。繩子是彈性體,與扁擔彈性疊加,可以減少上移做功,也就是使你更輕鬆了。所以儘量長一些,是有收益的。當然,這份輕鬆還是建立在人體非做功時,承受了更大的壓力之上。
繩子長的另一個重要作用是下移重心,阻止重物擺動,重物擺動需要消耗額外做功,擺幅小了,自然人體也舒服了一些。汽車設計時儘量降低重心,也是這個原理。否則,油耗高、還容易翻車。
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10 # 少叟濫言
扁擔,別看是一截棍棒形的東西,真的是勞動人民的創造。扁擔長短適度,軟硬適中,有彈性。就是這彈性,能讓使用者有省力的感覺。沒有插過隊,沒有幹過農活的,沒有使用過扁擔的人是沒有這種體會的。
人用扁擔擔著貨物前行時,隨著步伐身體會有節奏地高低變化,此時,有彈性的扁擔就在肩上一顛一顛,這個“顛”是扁擔在人身體高低變化中一壓一反彈造成。就是這“顛”,讓人在每一步前行中有一個扁擔幾乎脫離肩膀的瞬間,一連串的瞬間,讓人有了省力的感覺。如果所擔的貨物之間有空隙的話,省力感覺更甚,因為那瞬間,部分貨物也在向上彈起。不是有話說,挑擔最怕挑糞。翔那玩意兒,一坨一坨,緊密得很。
知道了以上的道理,擔貨物時繩子長好還是短好就容易理解了。要感覺省力,每次反彈最好都垂直向上。而繩子長正好滿足了這個要求。繩子長,每一步前行中擺動幅度會小,反彈時垂直向上的力就大,反之,繩子短,前行中貨物擺動大,反彈時垂直向上的力量會忽大忽小,會讓人感覺又不穩定又不省力。(這裡涉及“擺”和“力”的知識請自修複習)
因此,在平坦的道路上,用有彈性的扁擔,擔著蓬鬆的貨物,讓長長的繩子配合節奏相當的步伐,瀟瀟灑灑,是擔貨勞動最佳的形態。
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11 # 痴騎朽翁
用扁擔挑東西兩頭栓繩長,短都不會省力,而且還會增加一些負擔,短繩挑擔之人平衡差一點,長繩挑擔之人在走坎坷路時會對地面進行摩擦,人容易摔跤。比較省力是根據挑擔人身高把繩子調整為離地面20公分左右,這樣就是挑子有顫動也不會碰到地面,又容易掌握平衡。挑擔子之人相對會輕鬆一點。
特殊人群除外:比如挑山工一定要短,,,,,,
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12 # 三農孺子牛
我不是物理大咖,我是親自用扁擔挑東西的老百姓。從物理知識難以回答,就用自己親身體會回答一下。
在農村用扁擔挑東西是最平常的事兒了。用扁擔挑東西有幾種挑法。
這種辦法主要用在道路狹窄,不能使用車輛時,非的人工挑時用的比較多。比如地裡的莊稼有時道路不通時非的人工挑時就用這種辦法。現在仍然在用。
2.使用比較長點的繩子挑東西。這種方法用的比較多。而且也是比較省力的一種方法。那麼究竟繩子多長比較合適省力氣?從物理上難以給出個數字。但是在我青年時剛學挑擔時,有經驗的老農總會告訴我,繩子的長度加上要挑東西的長度,把扁擔穿過去正好在自己的心口(胃的位置)位置,就是半腰位置。這樣的長度既省力又利索,無論是起步,中間休息,進行換肩。都能輕鬆做到。老農常說騎馬坐轎,不如擔擔子活跳。隨著有節奏的走動,擔子在肩上有節奏的一起一落的跳動,人就顯得自由輕鬆了。
3.如果高於這個尺度,就和1上面說的一樣比較費力氣,休息起落不容易。如果低於這個尺度,離地面過近,隨著擔子的跳動會觸碰地面,行走不方便。
隨著社會的發展,人擔肩挑越來越少。但是無論是城市或農村有時還是需要一下用肩挑東西的。學會了擔東西的方法,在用時總不會吃虧的。
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13 # 老徐2240865
省略繩的重量,人站立時人化的力與繩的長短無關。當人行走時(只談平路),繩子不宜太短。行走打肩在一走一停,繩短這個作用易傳給貨物,貨物易晃動,會消耗人體的能量。
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14 # 藍色威士忌
這個問題來看,太長和太短都不合適,要根據身高來調整,太長水桶會錘擺幅度過大,加重行進負擔,太短也起不到省力的作用
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15 # 鄭貓咭
繩子長短在挑起來後是沒有區別的,談不上那個輕鬆。繩子長短在挑起的過程中有作用,長的挑起的行程短,力的作用時間短。短繩則行程廠,力的作用時間就長。人就感覺那個吃力那個不吃力。在行進過程中也會有很多因素影響人的感官。如擺動,障礙物等等。
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16 # 使用者456781334985
與繩子長短有關嗎?繩子長短的改變會改變物體的重量嗎?繩子長短能改變地吸引對物體吸引的大小嗎?呵呵!再去搬搬書本啞巴老師吧!
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17 # 蕭逸45
有挑擔經驗的人,繩子長,重心低,人的平衡性好。
沒挑擔經驗的人,繩子要短一點,擔子的晃動小一點,也容易保證相對的平衡
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18 # 空谷回聲934
相對來講,繩子長一點當然輕鬆,主要是起肩時離地較少,大家知道離地向上是做功的,起肩後走多遠也不做功。再說,繩子長一點,物體的重心會偏低,走起來更穩定,不會太晃。確實,物理知識無處不在。
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19 # 杯畢吳尺夏瘤
繩子長短好像不能達到省力的效果,重量並不會因為繩子的長短而改變,但適當的長度能讓你挑起東西走路更舒服,更順暢,也不是非得長就好,也不是非得短就好,應該根據個人的身高來調整最合適自己的長度,再就是節奏很重要,會挑的人走起路來扁擔兩頭一顫一顫的很有節奏,不會的人掌握不好節奏,挑的東西毫無規律的左右亂顫,悠的人很彆扭,
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20 # 物理新視野
本題簡稱【擔繩平衡題】,與【騎車平衡題】一樣,是物理難題。雖在高中物理範圍,卻不宜作為考題,可作為思考題。
1. 本題的實質,是槓桿平衡問題問題的實質,是繩長會影響行走的平穩性。過短人會左右打飄,過長會晃盪碰腿。
有一點是確定無疑的:繩的長短,幾乎不影響肩部承重,而隻影響行走的平穩性。
經驗表明,「舉著槓鈴走」比起「提著槓鈴走」,顯然不那麼平穩。
經驗很厲害,但感覺有時是不可靠的。下面用槓桿平衡原理來解釋其中的道理。
我們知道,挑擔時肩部(點B)的扁擔著力點要使兩邊重物基本平衡。雙手還要扶著兩邊的的繩索。
這就意味著,物件重心點G、繩索端點A、肩部著力點B、腳部著地點O,相當於一個被固定的梯形框架【GABO】。
此時,我們可以把人體平衡,看成是以腳部O點為支點的槓桿問題。其中,
設左右力臂是:GO與G"O=r...(1)
重力的分力:F=mg·sinθ...(2)
單側的力矩:M=F·r=mg·sinθ·r...(3)
3. 分析繩索長短對力矩大小的影響回到上圖。繩索較長的物件G₂到O的力臂r₂=G₂O,顯然比繩索較短的力臂r₁=G₁O小了許多,即
r₂>r₁...(4)
進而,繩索長的力矩也會小了許多,即
M₂<M₁...(5),即:
mg·sinθ₁·r₂ < mg·sinθ·r₁...(6)
方程(6)表明,繩索長一點,物件對人體向左右兩側的拉拽的力矩就小一點,人就不那麼容易打飄。
4. 結語本題經驗知識很簡單,理論解釋卻很不簡單,甚至難倒某些教授。難點有兩個:
其一,不易看起問題本質(老師除外)。
其二,不容易簡化到物理模型(要害)。
有興趣的同學,還可嘗試一下「自行車為什麼越快越平穩」這個所謂的世界難題。
注意三要件:講邏輯、給圖示、寫方程。
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第一點,不需要物理大咖就能想通。繩子長一點,擔起和放下時都不用蹲太低,省勁。
第二點,需要一點物理知識,關於“擺”。擺的自然頻率與擺長有關。越長,頻率越慢,越短,擺頻越快。因此,繩子長一點,挑擔子的時候會感覺重物晃得不那麼厲害,若是平地,有經驗的老挑夫甚至可以兩手不扶扁擔,卻健步如飛。如果繩子短,會感覺兩頭挑著的東西總是亂晃,需要抓扶。也不敢走快,怕一走快了東西全晃掉了。
補充第三點,關於“彈性形變”。扁擔有一定的彈性形變,挑夫可以利用它來抵消重物晃動時的牽扯。一般來說,竹扁擔比木扁擔的形變更柔韌,抵消晃動牽扯的效果更好(當然也與挑夫經驗有關)。
第四點,就是挑夫經驗了。挑夫不一定懂物理,但知道如何調整自己的步伐和身體擺動,使得“扁擔的形變”和“重物的緩慢擺動”相互抵消作用力,將重物的擺幅維持在很小範圍內(沒經驗的挑夫會越晃越大的)。
假設挑夫經驗都相同,長繩比短繩更好控制,因為擺長更長,擺頻更慢,調整動作的時間更充裕。
所謂“輕鬆”,並不是東西變輕了,而是在行進中,重物的擺幅更容易控制,穩了,便可專注快速前進,有限的體力不要消耗在又抓又扶、走走停停上面,這就輕鬆了。