雨天走路鞋尖容易脏是啥原理 大一学生春节假期科学实验为你揭谜底

1 引言

2021年2月21日，在微主的指导下，赋闲在家的大一学生阿尧对“雨天走路鞋尖容易脏”这一现象进行了实验探究，得到了一些有趣的结论。

2 实验研究

我们来到学校科技楼前广场，靠着台阶放置一把刻度尺，作为实验的空间标度，将手机调节到慢镜头模式，设置倍率为8，以240帧每秒的帧速率拍摄人正常行走时的脚步影像；然后利用Tacker（物理视频分析软件）对脚尖的运动信息进行采集和分析，发现了脚尖以及脚尖上附着的水滴运动规律，揭示了雨天走路鞋尖容易脏的原因。

我们将拍摄的视频导入Trcker软件中，获取脚尖的运动数据，描绘脚尖运动的轨迹图像。

图1 脚尖在行走一步过程中的轨迹图像

从图1所示的轨迹图像可以看出，鞋尖的轨迹图像在脚落地的瞬间存在一个突然的转折，而在这个转折处必然存在一个巨大的加速度。

为了精确地研究鞋跟着地前后的运动规律，我们专门拍摄并绘制出了鞋跟着地前后的鞋尖的轨迹图像。

图2 鞋跟着地前后鞋尖的轨迹图像

观察图2中鞋跟着地过程中鞋尖的轨迹图像可以发现，在鞋跟突然着地的瞬间，鞋尖的轨迹图像突然发生了一个明显的转折，那么鞋尖在转折处必然存在一个巨大的加速度。

为了进一步分析出鞋尖的运动规律，我们再次拍摄了鞋跟着地前后的鞋尖运动视频，并绘制出了鞋尖的加速度-水平位移图像。

图3 脚跟着地前后脚尖的加速度-水平位移图像

观察图3可以发现，在鞋跟落地的瞬间，脚尖的加速度有原来的4g-6g突然加大为16g至19g，在如此巨大的加速度下，鞋尖上附着的水滴无法跟上脚尖的运动，导致水滴与鞋尖脱离。

3 科学解释

由图2可知，在鞋跟着地的瞬间，在地面对鞋跟的冲击力作用下，鞋子突然由整体的下降运动突然转变为以鞋跟为轴的加速转动，鞋尖突然产生一个巨大的切向加速度，鞋尖上附着的水滴因脚尖加速度太大而脱离，水滴近乎竖直下落，而鞋尖则以鞋跟为轴向前加速旋转，鞋尖向前伸，水滴向下落，水滴自然就落在了鞋尖的上面。

这才是雨天行走鞋尖容易脏的真正原因。

4 建议

在雨天行走时，有意识地将鞋尖绷直，是避免脚尖变脏的有效做法。

| 创客焦作 | 

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