Anscheinend kann man im San Antonio Zoo gegen einen Löwen kämpfen. OK, es ist nicht diese Art von Kampf — es ist ein Tauziehen. Es gibt ein dickes Seil, das durch ein Loch führt. An einem Ende befindet sich ein Löwenbaby. Am anderen Ende des Seils könnte es drei professionelle WWE-Wrestler geben. Wer gewinnt? Nun, die Wrestler gewinnen nicht. Aber hier gibt es auch etwas Physik.
Es geht um Reibung
Bei einem typischen Tauziehen geht es nicht wirklich um Stärke — es geht um Reibung. Es spielt keine Rolle, wie stark du bist, wenn du nicht genug Reibung hast, um dich vom Rutschen abzuhalten. Lass es mich dir zeigen. Hier ist ein Kraftdiagramm für zwei Personen in einem Tauziehen.
Jeder Abzieher (Person, die am Seil zieht) hat im Wesentlichen vier Kräfte, die auf sie einwirken. Es gibt das Gewicht nach unten, das durch den Aufwärtsdruck des Bodens ausgeglichen wird. Da die Person am Seil zieht, zieht das Seil an der Person in die entgegengesetzte Richtung (dies wegen der zweiseitigen Natur der Kräfte). Schließlich gibt es die Reibungskraft zwischen der Person und dem Boden. Wenn niemand „gewinnt“, addieren sich alle diese Kräfte zu Null und die Person bleibt in Ruhe. Um sich in die Gewinnrichtung zu bewegen, muss die Reibungskraft größer sein als die Kraft vom Seil.
Diese „zweiseitige“ Natur der Kräfte bedeutet, dass Kräfte paarweise auftreten und eine Wechselwirkung zwischen zwei Objekten darstellen. Es spielt keine Rolle, wie stark die Person links am Seil zieht, dasselbe Seil zieht an dieser Person. Wenn Sie also Ihren Zug auf 1.000 Newton erhöhen, zieht dasselbe Seil an beiden Personen. Der Schlüssel ist also die andere Kraft, die in horizontaler Richtung wirkt: Reibung.
Die maximale Reibungskraft hängt von zwei Dingen ab. Es hängt von der Art der Oberflächen ab, die interagieren (vielleicht ist es der Gummi an einem Schuh, der mit einem Betonboden interagiert), wo einige Oberflächen einfach mehr Reibung haben als andere. Sie können diesen Teil wirklich nicht in einem Tauziehen ändern. Die Reibungskraft hängt auch von der Normalkraft ab. Die Normalkraft ist die Kraft, mit der die beiden Flächen zusammengeschoben werden. Bei diesem einfachen Tauziehen oben drückt der Boden mit einer Kraft nach oben, die dem Gravitationsgewicht der Person entspricht. Dies bedeutet, dass schwerere Menschen eine größere Reibungskraft haben, die dazu beiträgt, ein Tauziehen zu gewinnen.
Oh, beachte, dass sich die Menschen im Tauziehen Mensch gegen Löwe auf einer anderen Oberfläche befinden als der Löwe. Wer hat den Vorteil? Es ist wahrscheinlich der Löwe, da sie unebenen Boden haben könnte, der es ihr ermöglichen würde, mehr als nur einfache alte Gleitreibung zu verwenden.
Es geht also wirklich um Masse
Wenn Sie zwei Teilnehmer auf gleichem Boden mit ähnlichen Reibungsmaterialien haben, ist Masse wichtig. Wenn die Person links die Hälfte der Masse der Person rechts hat, hat sie die Hälfte der Reibung. Dies bedeutet, dass es ziemlich schwierig ist, einen schwereren Puller zu schlagen.
Was ist mit dem Löwen? Das sieht aus wie ein junger Löwe — sie könnte eine Masse von etwa 120 kg (bis zu vielleicht 182 kg) haben. Ein typischer massiver menschlicher Wrestler könnte eine Masse von etwa 90 bis 100 kg haben. Drei Menschen werden wahrscheinlich mehr Masse haben als eine einzige Löwin. Wahrscheinlich. Der Mensch sollte einen Vorteil in der Masse haben.
Es geht auch um Seilreibung
Warte! Das ist kein normales Tauziehen. Das Seil ist nicht gerade. Hast du das bemerkt? Dies kann einen großen Unterschied machen, da es eine weitere Reibungskraft ins Spiel bringen kann. Lassen Sie mich Ihnen zeigen, wie dies mit einem Diagramm des Seils von oben gesehen funktioniert, wo es durch das Glas geht.
Dieser kleine gelbe Punkt ist nur ein Teil des Seils. Wenn das Seil ruht, müssen sich die Kräfte an diesem Teil des Seils zu Null addieren (was ich zur Seite gezogen habe). Und hier ist der Schlüssel: Der Zug von den Menschen und der Zug vom Löwen sind nicht in entgegengesetzte Richtungen. Es gibt keine Möglichkeit, dass sich diese beiden Kräfte zu Null addieren können. Die Wand muss auch auf das Seil drücken (nach oben und nach rechts, wie im Diagramm zu sehen). Diese Wandkraft ist eine Normalkraft – ja, dieselbe Art von Normalkraft, die Reibung erzeugen kann.
Da eine Normalkraft auf das Seil wirkt, kann auch eine Reibungskraft vorhanden sein. Natürlich ist dies ein Seil, das an glattem Stahl reibt, so dass es normalerweise keine große Reibungskraft ist. Mit einer großen Normalkraft können Sie jedoch auch eine signifikante Reibungskraft erhalten.
Aber wie wirkt die Reibungskraft? Wenn Reibung Emotionen hätte (was sie nicht tut — es ist nur eine Kraft), würde sie ruhig bleiben wollen. Reibung wirkt in eine Richtung, um ein Verrutschen der beiden Oberflächen zu verhindern. Wenn die Menschen stärker ziehen als der Löwe, profitiert der Löwe von Reibung, damit das Seil nicht in Richtung der Menschen rutscht. Wenn der Löwe jedoch hart zog, würde die Reibungskraft die Seiten wechseln.
Also, wer hat den Vorteil mit Reibung? Der Vorteil geht an den Verlierer (wahrscheinlich der Löwe).
Wenn Sie ein wirklich faires Spiel zwischen Menschen und einem Löwen wollen, dann müssen Sie ein gerades Seil. Es wäre auch am besten, ein paar Tennisschuhe auf den Löwen zu setzen und sie auf Zement zu haben.
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