 2001-12-30 23:47:33
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Post #1
关于VIBROM鞋底(转帖）
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 居然
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经常看到一些山友在讨论一些鞋底的防滑性问题，我这里想从物理学理论的角度再和大家探讨一番。 实际上，所谓的鞋底滑不滑，就是指鞋底与路面之间的摩擦力大不大。我们知道，两个接触物体之间的摩擦力取决于3个因素，物体表面的摩擦系数k，物体之间的接触面积s，施加与物体上的压力f。这三个变量越大，那么摩擦力也就越大。 对应于某位买鞋的山友，该位山友的体重是基本上确定的，那么其踩在路面上时的压力也已经确定，此时f变成一个常量。对于此处的摩擦系数，主要取决于两个因素，一个是路面，一个是鞋底，因为我们主要考察的是不同的鞋底在某些路面的防滑情况，所以我们在这里把路面做为一个常量处理，于是摩擦系数主要取决于鞋底的摩擦系数；很多山友认为v底底鞋比较滑，这里我先不做结论，不过v橡胶的摩擦系数肯定是不会比其他鞋底的橡胶小，因为我们知道在大多数厂牌攀岩鞋鞋底都是用的v橡胶。而攀岩时对鞋底的摩擦力要求是最严格的。 现在我们来看影响摩擦力的最后一个参数，接触面积。大多数实际使用情况下，这个指标才是最影响我们行进在不同路面上的感觉的。大家都知道，登山鞋的鞋底都是做了各种的花纹，而做这些花纹就是为了增大鞋与地面的摩擦力（也就是大家常说的“抓地感”），可是为什么花纹能增大鞋与地面地摩擦力呢？其结论就是：花纹能够有效增大在户外条件下鞋与路面地接触面积。之所以提到户外条件，主要就是因为我们在登山，穿越的旅途中，行走地路面主要为，碎石，土，草坪，雪面等等。在这些路面上鞋底地突起花纹能够深入到松软的路面中去，使突起花纹地垂直部分也成为与地面接触地部分，这样就成倍地增加了鞋底与地面地接触面积从而极大的增加了摩擦力。而在非户外条件下，情况就刚好相反，比如我们走在大街上甚至瓷砖地板上，这样的地面表面十分坚硬，鞋底的花纹不能深入到路面中去，此时鞋与地面的接触面积变小（仅为花纹的突起部分的下表面），摩擦力显著减小。而此时大家依然不感觉到太滑主要就是登山鞋底的橡胶的摩擦系数比较大了。如果对此不相信，你可以用一双穿了很长时间，鞋底花纹几乎已经被磨平的鞋试试，肯定防滑性能比新登山鞋好的多。 影响接触面积的除了花纹以外，还有一个通常都被大家忽略的情况：就是由于鞋底软硬程度不同而造成的鞋底形变的影响。在松软路面上，由于路面的形变是主要的，此时不容易看出鞋底形变的影响，而在坚硬路面上，鞋底形变的影响就显著的增大了。对于比较软的鞋底，在坚硬路面上鞋底花纹会有一些缩陷（既突起部分被压缩，变短变粗）以及适应路面极细微底的粗糙表面（实际上在光滑的表面用放大镜看也是粗糙不平的，而鞋底的一些细微形变搞好能使鞋底橡胶能够扣和到这些细微底凹凸不平中去）。这样同样能够增大一些接触面积从而增大摩擦力；而对于比较硬的鞋底，这样的形变很小，所以在坚硬路面上鞋底较软的鞋肯定摩擦力大于鞋底较硬的鞋。 根据上面的结论，如果我们只考虑登山鞋的防滑性能的话，那么这双登山鞋应该是这样的鞋底：鞋底橡胶的摩擦系数大，鞋底花纹深，鞋底要软。对于前面两个要求没有人会有异议，但是对于最后一点，我想所有的人都不赞成。鞋底软，意味着鞋底耐磨程度不好，穿不了多长时间，同时鞋底对于我们经常行走的碎石，起伏不平的路面是十分不合适的。这里就是矛盾的所在，如果要在所有情况下摩擦力都大，那么必须要鞋底软；如果希望鞋在大多数情况下摩擦力大，同时满足耐穿，对脚的保护好就必须鞋底硬。而目前的技术条件下没有任何鞋底的外表面的软硬程度是可以调节的，所以，没有任何鞋能够满足我们上面的两个矛盾需要。对此，鞋底的制作厂商只能在一番权衡后做出一些取舍。 v鞋底显然就是取的后者，所以不少山友反应在湿滑的坚硬平整表面上，v底鞋比较滑。呵呵，湿滑底情况下就显著降低了鞋底和路面底摩擦系数，而坚硬底路面与坚硬底鞋面相接触，其接触面积也小。所以滑是一定的了。在这样的路面上，一双彻底的平底胶鞋是比较防滑的。 经过上面的讨论，我想大家应该对买鞋有一个比较清楚的认识，你到底要买较硬的鞋还是较软的鞋，主要取决于你经常行走的路面。对于登山和高难度的穿越，一双有较硬鞋底的登山鞋能胜任大多数情况，而作为普通旅行，低难度穿越情况最好还是买一双普通的鞋底相对软一些的鞋。我们不迷信v底，也不要因为v底在个别情况比较滑而否定v底。 ---------------------------------------- |
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2004-11-23 13:09:55
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Post #2
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赛里木湖
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好贴，顶一把
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2004-11-23 13:17:24
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Post #3
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不可执着
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在有水的石头上特别滑，非常可怕！ |
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2004-11-24 23:35:30
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Post #4
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加速度
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我发现徒步鞋在有点湿的岩石上都特别滑，看来溯溪还得穿溯溪鞋或军胶。
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2004-11-27 00:42:23
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Post #5
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Jesper
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不得不说的话： 偶也是学物理的，第一次看这贴就觉得有点奇怪，摩擦力怎么会和接触面积有关？ 磨擦力＝正压力X磨擦系数，这个是大家初中就学过的公式，哪里有接触面积这项呢？今天和办公室几个在读PhD讨论了一下，大家都豪不犹豫的说和接触面积绝对没关系。 OK！那么我象结合我的研究课题讨论一下V底。 我现在的课题是聚合物和金属之间的粘合(adhesion)特性。adhesion有４种，机械嵌合，化学键，静电吸引，还有分子间作用力(微乎其微，可忽略)。鞋底和地面的接触不仅包括摩擦力，还应该有adhesion需要考虑，不过只需要考虑机械嵌合就可以。 不管是摩擦力还是adhesion都有纵向和横向的两个分量，分开讨论。 纵向摩擦力：涉及到把鞋拔出地面使用的力量，１、对于没有形变的地面，可以说纵向基本没有摩擦力的竖直分量；２、有形变的地面鞋底的大齿侧面就会和地面接触，产生摩擦力的竖直分量，这个分量和大底侧面的摩擦系数关系很大，因为由于地面凹陷而对大底侧面产生的正压力变化不是很大，基本上可以看作是常数，所以摩擦系数起很重要的作用。我的鞋子是Montrail Cristallo，Vibram Explorer大底，据说有自动排污功能，可以理解为由于侧面的摩擦系数很小，所以造成大底侧面不带泥。 然后是纵向adhesion，仔细看鞋底，不管是不是V底，都是梯形的鞋丁设计，拔出很轻松，所以应该不存在机械嵌合。 关键是横向，摩擦力和V底摩擦系数及纵向正压力相关。正压力是人的体重，不去讨论，摩擦系数和材料及表面的粗糙程度相关。材料特性，我想鞋丁侧面和下面的材料应该是完全一样。而粗糙程度随着鞋子的使用，底面会更加粗糙，摩擦系数也会增加，不过会在初期使用后达到一个定值，比未经使用的摩擦系数会大一点。既然鞋丁侧面的摩擦系数可以起到不带泥的作用，那么鞋底的摩擦系数也不会很大。 接着是横向adhesion，大起伏的鞋丁，加上松软的地面，可以产生很大的横向adhesion力，这个就是防滑的主要作用力。 所以，V底的防滑在光滑地面上绝对没有使用发泡塑料的运动鞋好，以为那种发泡塑料的摩擦系数会比V底大一点。而V底的坚硬特性使他在和松软地面接触时会保持形状，不会被地面的支持力过大的改变形状，这样机械嵌合的深度就更深，从而达到防滑效果。 个人观点，仅供研讨 |
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2004-12-01 14:51:33
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Post #6
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两条藤
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没用过v底，看得头晕，以后有钱再买来亲身试试 |
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2005-01-21 12:52:20
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Post #7
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素食者
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先说明，偶不是学物理专业的，不过是从基本实用常识出发看这个问题。请指正。 我觉得，摩擦力和接触面积当然有关，摩擦面积大了，摩擦力也会变化的，这个是实用中感觉出来的。具体原因不如专业的清楚。 另外，登山鞋的问题是户外环境里很具体的实用性问题，不能光从抽象的公式方面来看。 比如走路的时候也不是绝对简单的一个向上的正压力问题，谁也不会用垂直向上的力来迈动脚步。 |
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2005-01-21 13:40:58
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Post #8
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szkingyip
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V底鞋很多款的，用在不同用途上。 不要因为只买了某种款的就说V底对什么情况不行。 ---------------------------------------- |
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2005-01-21 13:51:47
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Post #9
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maosir
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讨论得好！ 就应该多些酱紫D思考！ |
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2005-01-22 12:08:15
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Post #10
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红色单车
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好晕啊 Jesper wrote: |
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2005-01-28 16:35:51
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Post #11
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DD9
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V 底鞋 都挺贵的。象我这种又穷又业余的，真有点舍不得。
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2005-02-13 11:06:00
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Post #12
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海洋GG
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不可执着 wrote: 
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2005-02-21 10:01:03
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Post #13
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Jesper
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摩擦力和接触面积的关系就象下落时间和质量的关系一样，滑动摩擦力的公式我想每个人都该从初中课本里学过，平时感觉和接触面积有关是因为一般接触面积大的物体重量也会大一点。很多人都会觉得重的物体自由下落时间短，事实是所有物体自由下落相同高度所有的时间一样长。 任何的实际情况都比理论情况复杂，不过趋势肯定是一样的，对比情况只能从理想的实际情况去考虑，如果你考虑环境因素，那根本没有可比性了。有人说V底在潮湿地面滑，你试试在潮湿的碎石路上滑不滑？有人说这个那个底不滑，都去冰上走你看滑不滑？ 理论分析只是为了找出趋势，不是为了涵盖实际情况 素食者 wrote: |
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2005-02-24 12:59:55
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Post #14
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上路
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 xx(  :?)  :D:D
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2005-04-08 13:06:49
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Post #15
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末三
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其实楼上各位DX忘了一个常识性问题: 摩擦分两种:动摩擦跟静摩擦...... |
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