一根扁担,两条麻绳,三点力学,四方无阻,挑山工在劳动中展现了惊人的力学智慧。而作为挑山工最重要的搬运工具,扁担中暗藏着怎样的科学原理呢?

挑山工在挑物的时候,不仅仅是在追求平衡的技巧,还有力学减负方面的考量。当两边货物重量一致时,根据杠杆的平衡原理,扁担的支点即扁担与肩膀的接触点在扁担的中心位置,此时的扁担属于等臂杠杆。

挑扁担的时候人为什么会感到省力?

在挑扁担时,扁担改变了传力路径,使人体主要的受力点集中在脊柱和腿两个部位,其他部位均处于非受力的状态。同时,扁担的使用也改善了人体腰部的受力状态,扁担两端货物重量的对称性使腰部基本不受弯矩,减轻了腰部负担。另外,从扁担的弹簧-质量系统受迫振动的力学模型上来说,人体在挑担过程中受周期性的动载荷。而动载荷更适合人体结构受力,因此从主观上人会感觉“省力”。

扁担之所以做成“扁”的也是有科学原因的。

压强是压力和受力面积的比值,即相同压力下,受力面积越大则压强越小。在扁担两端货物的弹性运动过程中,存在一定的动量。当货物移动至最低点时,扁担受到张应力最大,扁担和肩膀的接触面积也最大。因此,这种扁型设计能够帮助减少压强,减轻使用者的负担。

挑山工在挑物的时候,会采用“之”字型走法,这也是挑山工主观省力的另一个技巧。“之”字型走法虽然延长了路程,但是减小了攀登时行径的坡度角,这样既能够帮助挑山工保持身体的平衡,又能够减小单位时间内垂直方向上做的有用功,减小了腿部的负荷。

看似简单的扁担,却有着不简单的内涵。以科学的眼光看清其中的道理,才能够更好地掌握使用技巧。

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扁担中的力学

图文简介

一根扁担,两条麻绳,三点力学,四方无阻,挑山工在劳动中展现了惊人的力学智慧。而作为挑山工最重要的搬运工具,扁担中暗藏着怎样的科学原理呢?