tydligen kan du slåss mot ett lejon på San Antonio Zoo. OK, det är inte den typen av strid—det är en dragkampstrid. Det finns ett tjockt rep som passerar genom ett hål. I ena änden finns en lejonunge. I den andra änden av repet kan det finnas tre professionella WWE-brottare. Vem vinner? Brottarna vinner inte. Men det finns också lite fysik här.
det handlar om friktion
en typisk dragkamp handlar inte riktigt om styrka-det handlar om friktion. Det spelar ingen roll hur stark du är om du inte har tillräckligt med friktion för att hålla dig från att glida. Låt mig visa dig. Här är ett kraftdiagram för två personer i en dragkamp.
varje dragare (person som drar i repet) har i huvudsak fyra krafter som verkar på dem. Det finns den nedåtgående vikten som balanseras av markens uppåtgående tryck. Eftersom personen drar på repet drar repet på personen i motsatt riktning (detta på grund av krafternas två ändar). Slutligen finns det friktionskraften mellan personen och marken. Om ingen ”vinner”, lägger alla dessa krafter upp till noll och personen stannar i vila. För att börja röra sig i vinnande riktning måste friktionskraften vara större än kraften från repet.
denna” tvåändiga ” karaktär av krafter innebär att krafter kommer i par och är en interaktion mellan två objekt. Det spelar ingen roll hur hårt personen till vänster drar i repet, samma rep drar på den personen. Så om du skulle öka ditt drag till 1000 Newton—samma rep drar på båda människorna. Så nyckeln är den andra kraften som verkar i horisontell riktning: friktion.
den maximala friktionskraften beror på två saker. Det beror på vilka typer av ytor som interagerar (kanske är det gummit på en sko som interagerar med ett betonggolv) där vissa ytor bara har mer friktion än andra. Du kan verkligen inte ändra den här delen i en dragkamp. Friktionskraften beror också på den normala kraften. Den normala kraften är den kraft med vilken de två ytorna skjuts ihop. I fallet med denna enkla dragkamp ovan trycker marken upp med en kraft som är lika med personens gravitationsvikt. Detta innebär att tyngre människor kommer att ha en större friktionskraft som verkar för att vinna en dragkamp.
Åh, notera att i den mänskliga vs. lion dragkamp människorna är på en annan yta än lejonet. Vem har fördelen? Det är förmodligen lejonet eftersom hon kunde ha ojämn mark som skulle göra det möjligt för henne att använda mer än bara vanlig gammal glidfriktion.
så det handlar verkligen om massa
om du har två tävlande på lika mark med liknande friktionsmaterial, är massa viktigt. Om personen till vänster har halva massan av personen till höger, kommer de att ha hälften av friktionen. Det betyder att det är ganska svårt att slå en tyngre dragare.
vad sägs om lejonet? Det ser ut som en ung lejon—hon kunde ha en massa på ca 120 kg (upp till kanske 182 kg). En typisk massiv mänsklig brottare kan ha en massa på cirka 90 till 100 kg. Tre människor kommer förmodligen att ha mer massa än en enda kvinnlig lejon. Förmodligen. Människorna borde ha en fördel i massan.
det handlar också om repfriktion
vänta! Detta är inte en vanlig dragkamp. Repet är inte rakt. Märkte du det? Detta kan göra stor skillnad genom att det kan lägga till en annan friktionskraft i spel. Låt mig visa dig hur detta fungerar med ett diagram över repet sett från toppen där det passerar genom glaset.
den lilla gula pricken är bara en del av repet. Om repet är i vila, måste krafterna på denna del av repet lägga till noll (som jag har dragit till sidan). Och här är nyckeln: draget från människorna och draget från lejonet är inte i motsatta riktningar. Det finns inget sätt att dessa två krafter kan lägga till upp till noll. Väggen måste också trycka på repet (uppåt och till höger som visas i diagrammet). Denna väggkraft är en normal kraft-ja, samma typ av normal kraft som kan producera friktion.
eftersom det finns en normal kraft på repet kan det också finnas en friktionskraft. Naturligtvis är detta ett rep som gnuggar mot slät stål så att det normalt inte kan vara en enorm friktionskraft. Men med en stor normal kraft kan du också få en betydande friktionskraft.
men vilken väg verkar friktionskraften? Om friktion hade känslor (vilket det inte gör—det är bara en kraft), skulle det vilja vara lugnt. Friktion verkar i en riktning för att förhindra att de två ytorna glider. Om människorna drar hårdare än lejonet kommer lejonet att dra nytta av friktion så att repet inte glider mot människorna. Men om lejonet drog hårt skulle friktionskraften byta sida.
så vem har fördelen med friktion? Fördelen går till förloraren (förmodligen lejonet).
om du vill ha en riktig rättvis match mellan människor och ett lejon måste du ett rakt rep. Det skulle också vara bäst att sätta några tennisskor på Lejonet och få henne på cement.
fler stora Trådbundna berättelser
- de hustlers bränslepåfyllning kryptovaluta marknadsföring maskin
- denna elit Microsoft hacker team håller Windows-datorer säker
- den lysande vaksamhet Seattle gigantiska nya tunnel
- en ny era av Frankensoftware är över oss
- foto uppsats: inne i Arktis cirkel, golden hour har ingenting på Golden Day
- få ännu mer av våra inre skopor med vårt veckovisa backchannel-nyhetsbrev