blijkbaar kun je tegen een leeuw vechten in de dierentuin van San Antonio. OK, het is niet dat soort strijd—het is een touwtrekken strijd. Er gaat een dik touw door een gat. Aan de ene kant is er een leeuwenwelp. Aan de andere kant van het touw kunnen er drie professionele WWE worstelaars zijn. Wie wint er? De worstelaars winnen niet. Maar er is ook wat natuurkunde hier.
het gaat allemaal over wrijving
een typische touwtrekken gaat niet echt over kracht—het gaat over wrijving. Het maakt niet uit hoe sterk je bent als je niet genoeg wrijving hebt om te voorkomen dat je glijdt. Ik zal het je laten zien. Hier is een krachtdiagram voor twee mensen in een touwtrekken.
elke trekker (persoon die aan het touw trekt) heeft in wezen vier krachten die op hem inwerken. Er is het neerwaartse gewicht dat wordt gecompenseerd door de opwaartse druk van de grond. Omdat de persoon aan het touw trekt, trekt het touw aan de persoon in de tegenovergestelde richting (dit Vanwege de tweeledige aard van krachten). Tenslotte is er de wrijvingskracht tussen de persoon en de grond. Als niemand “wint”, komen al deze krachten samen tot nul en blijft de persoon in rust. Om te beginnen met bewegen in de winnende richting, moet de wrijvingskracht groter zijn dan de kracht van het touw.
deze” twee-eindige ” aard van krachten betekent dat krachten komen in paren en zijn een interactie tussen twee objecten. Het maakt niet uit hoe hard de persoon links aan het touw trekt, hetzelfde touw trekt aan die persoon. Dus als je je trekkracht verhoogt naar 1000 Newton, trekt hetzelfde touw aan beide mensen. De sleutel is dus de andere kracht die in de horizontale richting werkt: wrijving.
de maximale wrijvingskracht is afhankelijk van twee dingen. Het hangt af van de soorten oppervlakken interactie (misschien is het het rubber op een schoen interactie met een betonnen vloer) waar sommige oppervlakken gewoon meer wrijving dan anderen. Je kunt dit niet veranderen in een touwtrekken. De wrijvingskracht is ook afhankelijk van de normale kracht. De normale kracht is de kracht waarmee de twee oppervlakken samen worden geduwd. In het geval van deze eenvoudige touwtrekken hierboven, duwt de grond omhoog met een kracht gelijk aan het gewicht van de zwaartekracht van de persoon. Dit betekent dat zwaardere mensen een grotere wrijvingskracht zullen hebben om te helpen een touwtrekken te winnen.
Oh, merk op dat in The human Vs.lion touwtrekken de mensen zich op een ander oppervlak bevinden dan de Leeuw. Wie heeft het voordeel? Het is waarschijnlijk de Leeuw, omdat ze oneffen grond kan hebben, waardoor ze meer kan gebruiken dan gewoon oude glijdende wrijving.
dus, het gaat eigenlijk over massa
als je twee deelnemers op gelijke grond hebt met soortgelijke wrijvingsmaterialen, is massa belangrijk. Als de persoon aan de linkerkant de helft van de massa van de persoon aan de rechterkant heeft, zullen ze de helft van de wrijving hebben. Dit betekent dat het vrij moeilijk is om een zwaardere trekker te verslaan.
hoe zit het met de Leeuw? Dit lijkt op een jonge leeuw—ze zou een massa van ongeveer 120 kg kunnen hebben (tot misschien 182 kg). Een typische massieve menselijke worstelaar kan een massa van ongeveer 90 tot 100 kg hebben. Drie mensen zullen waarschijnlijk meer massa hebben dan een enkele vrouwelijke leeuw. Waarschijnlijk. De mensen moeten een voordeel hebben in de massa.
het gaat ook om touwwrijving
wacht! Dit is geen normaal touwtrekken. Het touw is niet recht. Heb je dat gemerkt? Dit kan een groot verschil maken in dat het een andere wrijvingskracht in het spel kan toevoegen. Laat me je laten zien hoe dit werkt met een diagram van het touw gezien vanaf de bovenkant waar het door het glas gaat.
dat kleine gele stipje is slechts een deel van het touw. Als het touw in rust is, dan moeten de krachten op dit deel van het touw optellen tot nul (die ik naar de zijkant heb getrokken). En hier is de sleutel: de aantrekkingskracht van de mensen en de aantrekkingskracht van de Leeuw zijn niet in tegengestelde richtingen. Het is onmogelijk dat deze twee krachten kunnen optellen tot nul. De muur moet ook op het touw duwen (naar boven en naar rechts zoals te zien is in het diagram). Deze wandkracht is een normale kracht-ja, dezelfde soort normale kracht die wrijving kan veroorzaken.
omdat er een normale kracht op de kabel is, kan er ook een wrijvingskracht zijn. Natuurlijk is dit een touw dat tegen glad staal wrijft zodat het normaal geen enorme wrijvingskracht kan zijn. Echter, met een grote normale kracht kun je ook een significante wrijvingskracht krijgen.
maar in welke richting werkt de wrijvingskracht? Als wrijving emoties had (wat het niet doet—het is gewoon een kracht), zou het kalm willen blijven. Wrijving werkt in een richting om te voorkomen dat de twee oppervlakken glijden. Als de mensen harder trekken dan de Leeuw, krijgt de Leeuw het voordeel van wrijving zodat het touw niet naar de mensen glijdt. Echter, als de Leeuw hard trok, zou de wrijvingskracht van kant wisselen.
wie heeft het voordeel met wrijving? Het voordeel gaat naar de verliezer (waarschijnlijk de Leeuw).
als je een echte eerlijke match wilt tussen mensen en een leeuw, dan moet je een recht touw gebruiken. Het zou ook het beste zijn om wat tennisschoenen aan de leeuw te doen en haar op cement te hebben.
more Great WIRED Stories
- the hustlers fueling cryptogeld ’s marketing machine
- dit elite Microsoft hacker team houdt Windows-pc’ s veilig
- de briljante waakzaamheid van Seattle ‘ s gigantische nieuwe tunnel
- een nieuw tijdperk van Frankensoftware is upon us
- foto ESSAY: Inside the Arctic Circle, golden hour has nothing on golden day
- scoops met onze wekelijkse backchannel nieuwsbrief