转发一个户外鞋的防滑性能测试分析

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。

天空的水手 · 2010-06-02 09:06

防滑是户外鞋应具备基本特性之一,也是检查一双鞋性能的重要指标,良好的防滑性更有利于行走的稳定,从而减少伤害。客观地说,从橡胶的特性看,防滑性和耐磨性是一对矛盾,防滑性要求橡胶密度越高越好,但密度又和磨擦系数成反比,鞋的品牌商为了解决鞋底防滑问题在花纹以及橡胶表面做了许多文章,使户外鞋有较好的防滑性。鞋底经过一个时期的磨损后防滑性会下降,特别是在潮湿的坚硬的地面上,密度极高的橡胶常常会影响防滑性,但在干燥地面上不受影响,户外客比较熟悉的Vibram大底就有这方面的特性。Vibram 橡胶是大家公认耐磨性最强的,使用中你会发现,在潮湿的硬地上其防滑性会打折扣,而相对软一点的大底防滑性却更好,关键问题是你在什么样的环境里使用是选择户外鞋防滑性的重要一笔。

天空的水手 · 2010-06-02 09:22

传说中的01登陆鞋

01登陆鞋,采用绦纶长丝化纤复合材料,具有高强度、高透气性能,采用尾液染色,迷彩帮面颜色鲜艳(比99作训等鲜艳30%)。不退色。该品种鞋底内含特种钢板,防刺效果极佳。结构设计中设有排水孔和不锈钢防沙网。鞋腰收口是魔术胶的,鞋舌与腰相连防止钻石子,该品种为我军登陆作战的专用装备,具有防沙、防刺、防火、防水、抗菌防臭等功能。该品种为解放军总后勤部装备研究所与3517总厂共同研制。由3517独家生产,具有专利的新型军需装备!01登陆鞋符合人体工学设计,具有极强的防滑效果,100%可以保护你的脚趾脚部和关节以免受伤。涉水阻力小,具有很好的舒适感,耐磨快干透气,快干尤其突出。高腰(20厘米),穿着更舒适。最大限度减轻因腿部肌肉绷紧,血液回流造成的疲劳。结实耐用,耐磨透气

一百元的价格比起一千多元的其他户外鞋来说一点也不心痛。是溯溪、野战、雨季徒步等必备装备,许多旅游爱好者梦寐以求的好鞋。

天空的水手 · 2010-06-02 09:25

01登陆鞋图片

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天空的水手 OP 2010-06-02 08:54

第一次发贴发错版了,谁知道怎么把它转到装备版

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xarvin 2010-06-02 09:11

摩擦力和接触面积好像没有关系的吧。

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天空的水手 OP xarvin 2010-06-02 09:21

你溜冰的时候鞋底是不是一把刀啊,面积越小,滑得越远,你穿双皮鞋去,看你能滑不

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我是小把戏 xarvin 2010-06-03 02:29

经典物理摩擦力公式是 F = f × N ,摩擦力与接触面积无关。

实际上摩擦系数在实际应用中,并不是一个常量,而是一个应变函数,参变量可能是正压力、速度、温度等等。

因此说与面积无关的,只是在理想状况下。

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工兵pro 2010-06-02 10:06

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。------看了这句就知道此人连Vibram只是个商标的知识都没有, 不用再看下去了

接触面积小, 同等的压力, 压强增大,有弹性的软质材料之间接触会更紧密, 摩擦系数就会增加

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天空的水手 OP 工兵pro 2010-06-02 10:36

工兵的理论是没错,我的看法是这样的,你的鞋子大小基本差不多就决定接触面积了,除非你打算只用脚尖走路以减少接触面(鞋底设计也可以改变面积,估计影响不大),人的体重就当是个压力常量,唯一变量就是2个接触面之间的摩擦系数。去买防滑鞋还是鞋底的摩擦系数起关键因素,按你的说法,就该买软底鞋。

这个帖子的很多道理还是可以接受的,希望可以启发在大家买鞋的时候具备一些知识,
错误之处欢迎指出,对的地方还望接受,对于有实践经验的人希望多多指教,兼容并包地学习可以,挑刺也可以,
跟贴越多越好。。。穿过鞋的人都来说2句吧

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xarvin 天空的水手 2010-06-02 15:39

按这个说法,我们应该穿高跟鞋。

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天空的水手 OP xarvin 2010-06-03 00:56

高跟鞋个人认为不符合人体工学,只是折磨女性的工具(女人为了漂亮也需要自虐吧),裹小脚的变种

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极品毛毛虫 2010-06-02 10:17

登山鞋可以乱踢,乱踹,被石板砸的。。。01登陆鞋就不行额

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zp80272 2010-06-02 11:57

鞋确实是个大问题,上次走杭州毅行,随便穿了双软底的跑鞋,不但硌的脚疼,MS还很容易扭脚,这次走牯牛降,穿了双硬底的徒步鞋,尽管有杖,也像水手一样摔了不少跤。但我还是倾向于软底鞋,毕竟有些地方是摔不起的。至于耐磨问题,可以暂时放在一边,大不了买便宜的(我觉得一些高价鞋明显不值,纯忽悠),多穿废几双。当然,我不是太N,对于强驴们来说,耐磨应该是很重要的。

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天空的水手 OP zp80272 2010-06-02 14:52

我穿硬底登山鞋去参加南京50公里,除紫荆山爬得比较爽以外,其他地方都不爽

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zonejack 天空的水手 2010-06-03 05:28

一双彻底的平底胶鞋是比较防滑的。

此话有误导群众的嫌疑吧。本人此次亚丁高原徒步,有个MM穿一双类似匡威或回力的平底鞋,下山时那个滑啊,不是LP和我拉着、护着她下山,滑下山崖的几率大增!登山,鞋底的纹路还是不可少,至少增加安全保障吧。

我穿硬底登山鞋去参加南京50公里,除紫荆山爬得比较爽以外,其他地方都不爽

这种常规路线长距离徒步个人感觉软底的运动鞋就不错,没必要穿登山鞋。自己去年惠州50公里就穿的一双硬地登山鞋,差点走残了,LP穿双阿迪运动鞋走完活蹦乱跳的。今年深圳百公里换穿软底运动鞋,感觉良好。

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工兵pro 2010-06-02 12:09

对于经常重装长线的人来说, 使用成本也是会被关注的, 而南方没有长线线路, 这时候用Vibram硬底就是不错的选择

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xarvin 2010-06-02 15:22

这个,不能这样篡改中学物理的内容吧8D

摩擦力=摩擦系数x压力

摩擦系数跟表面材质有关系,怎么会跟压强有关系。

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军胶鞋 xarvin 2010-06-03 01:52

不仅与材质有关系,它与表面粗糙程度,还有环境也是一个至关重要的因素,同样的材质和表面粗糙度,在不同环境里(比方说湿环境)摩擦系数是大不一样的。
还有,中学课本里描述的是理论状况,它把物体假设为刚体,不变形,我们都知道,物体在受到外力的情况要要发生弹性或者塑性变形的,其微妙的作用机理,现在的理论有些现象还不能完全解释,这时候鞋底面与地面相互之间的作用力比较复杂,这就是为什么相同材质情况下软底更防滑的原因,所以说,我们说的这个“摩擦力”与理论上的摩擦力是不一样的,理论上说,它与接触面积没有关系,实际上是有关系的,它有一个影响范围。

关于攀岩鞋,不知道有没有穿它试过走湿的瓷砖之类的表面,一般攀岩不大会遇上这类情况。

其实这里要讨论的是鞋子本身,而不是人的能力强弱,这点我想楼主已经说得非常明白了,那就是,试图探讨在其他条件不变的情况下,哪种鞋子更防滑。

人与人不一样,有的人强有的人不强,有的人这方面强有的人那方面强,那不是这里要比的东西。有的人怕伤脚,喜欢硬底,有的人对这方面能力强,喜欢软底,还有穿草鞋的赤脚的呢,这个跟每个的耐受能力有很大关系,多数乡里人穿一辈子解放和草鞋,有些人几乎每天都是负重,而且负很重,照道理说,他们的脚和西盖早就已经碎了。

中国古代在田间劳作,在路上搬运的人绝大多数都是穿“软底”鞋的,好象没有多少人是因为“软底”而把脚走得没用了的。

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xarvin 军胶鞋 2010-06-03 04:54

你说的论据我是赞同的,但你的结论出来的很突然。

比如,
因为“物体在受到外力的情况要要发生弹性或者塑性变形的,其微妙的作用机理,现在的理论有些现象还不能完全解释,这时候鞋底面与地面相互之间的作用力比较复杂。”
所以“这就是为什么相同材质情况下软底更防滑的原因。”
既然比较复杂,不能用现在的理论来解释,那该用什么来解释的呢?给出结论以前,能不能给个分析过程来看看。

因为“多数乡里人穿一辈子解放和草鞋,有些人几乎每天都是负重,而且负很重。”
所以“照道理说,他们的脚和西盖早就已经碎了。”
照哪个道理,每天负重,穿草鞋,脚和膝盖就要碎掉?

留些问题,如果你是一个设计鞋子的,篮球,登山和田间劳作对鞋子的要求你觉得一样吗?
你会在篮球鞋用vibram底吗,你会在登山鞋装气垫吗?

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牛马岁月 xarvin 2010-06-13 01:13

感觉有些绕道。
个人认为,同等条件下,滑倒仅与、防滑性(摩擦系数)有关。
每个人的滑倒临界摩擦力力并不相同,就像一个800公斤的壮汉与20公斤孩童的滑倒临界摩擦力的相差悬殊。
在完全相同的条件(包括技术)下,防滑性(滑倒)仅与防滑系数有关。

经典物理摩擦力公式是 F = f × N ,

F:摩擦力,在此可以看着滑倒临界摩擦力值,因人而已,对于特定的人来说,是个常量,不变值。例如,一个人在放松的情况下,两腿间距40厘米,站立在玻璃上或水泥地上,它们的摩擦力、系数不同,但滑倒临界力值都是相同的。在同等技术与客观条件下,仅与当事人的体重有关。

f:摩擦系数,在此可以看着防滑系数,数值越大,防滑性越好。越接近临界值,越危险;小于或等于临界值了,将无法站立。其数值与材料、接触面有关。如用同样材质制作的公路赛车与山地车轮胎,在同样的重力作用下,山地车轮胎的摩擦力就大很多。

N:重力,仅与物体质量大小与重力加速度有关。在此可以等同于为体重。

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longbow1115 2010-06-03 01:24

我就是来晚了,要是我昨天你发的时候看到了,我一定说你这个帖子会引来工兵。
SO,工兵肯定是将来MF装备版版主的热门人选。。。

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工兵pro 2010-06-03 02:09

楼上说得在理, 我昨晚忙着写游记没来说
可变形的物体可不仅仅是摩擦力, 他变形以后会"嵌入"接触物体的表面凹陷处, 形成机械咬合, 自然界的地面很少会有绝对光滑的, 这时候软底就有硬底不可比拟的优势

至于硬底鞋, 古人的木屐就是

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我是小把戏 工兵pro 2010-06-03 02:33

雨后泥地,大齿的硬底鞋更有效吧。

地面和鞋底,一软一硬配合着来吗。

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工兵pro 2010-06-03 02:38

温公诗曰: “缘苔蹑蔓知多少,千里归来屐齿苍。”
可见硬质带齿木屐很适合满是青苔的湿滑山路, 当然不是vibram的硬底

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工兵pro 2010-06-03 05:15

Merrell的登山鞋有气垫的

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啊华 2010-06-03 10:56

以攀岩鞋子为例。底子,有用V家的为攀岩特别设计的顶级Vibram® XS Grip outsole,或者它家的一般攀岩鞋子用橡胶。或者其它各个攀岩鞋子品牌所谓的独家设计的橡胶。
室内情况,干燥小岩点,用脚尖去踩,踩稳是不会掉的。但这是要用脚尖去踩,以身体的重力全压到脚尖上。此时是脚尖处的橡胶给岩点向下的压力。同时也产生摩擦力。使鞋子锁定在小岩点上。
换个踩法,以脚掌去踩,跟岩点接触的是鞋子的边缘。但一踩就会掉下来,身体的重力也是一样的,但跟岩点的摩擦力却不一样。接触面变大了,但向下的力量分散了,摩擦力却不行。
用脚尖去踩,力量集中在一个点,以脚掌去踩,力量是集中在边沿面。此时橡胶是一样的,力量也差不多的。但摩擦力不一样。攀岩的人会说是脚法不好。
野外,上次南高峰的雨天,岩石表面有水,同样的鞋子,很大的岩点会滑一下,比干燥时会滑很多,但此时调整一下,鞋子的跟岩点接触面就不会滑了。或者换个点。
登山鞋子的底的花纹是不是增加接触面积,不肯定。但一般官方会说明,花纹有什么排泥效果,增加抓地力(这点类似百米的跑鞋上面的钉),应对不平的路面。
攀岩鞋子底都是平而小,特别是鞋头,尖小。攀岩的脚以用脚尖踩为主。
滑会导致摔跤。但同样的路,同样的鞋子,不会所有的人都会摔跤。鞋子,脚法都有要。这个在攀岩中是必须的。

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军胶鞋 啊华 2010-06-07 07:16

其实这个也是个误解,摩擦力是正压力X摩擦系数,所谓脚掌踩上去力量分散了,这个与接触面积无关,不是由于面积分散了,其实不是这么回事,还是与变形有关,是由于脚掌不是一个刚体,接触的地方不一样,对接触面施加的有效正压力是不一样的,之所以它做成软底,并且脚尖比较薄,主要是因为脚尖容易对接触面施加有效正压力,而岩面凹陷和突出面都不大,脚掌无法有效着力,脚尖比较小,很容易“容身”,这与接触方式有关,如果有个锥形的突出物,用脚掌和用脚尖相比结果会如何?

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啊华 2010-06-07 14:52

接触方式,就会产生接触面,面的不同摩擦系数也就不同。以一个跟拳头底子大小突起的岩点为例子。攀岩鞋子一般鞋尖处的橡胶强度跟脚掌处是一样的。用脚尖踩上,明显感觉比用脚掌踩上去摩擦力大。脚尖能把力量集中到较小的面上,形变大摩擦系数大。脚掌却感觉分散了,形变小,摩擦系数小。

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.小黑 2010-06-08 03:17

楼主是袜子好白!

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晴天andy 2010-06-13 03:15

摩擦力跟面积无关!最基本的物理原理,沟槽是为了咬合路面增加各方向的力,防止打滑,不应该称之为摩擦力!你可以看F1赛车,光胎的摩擦力才是最大的。

冰刀滑的快是因为冰刀表面积小可以产生极大的压强使冰面在高压下变成水,冰刀和冰面间因为水膜而润滑,而不是表面积小摩擦力小,你躺在冰上和站在冰上产生的摩擦力是一样的,只不过因为站着重心高人体很难平衡,导致了感觉上摩擦力小的错觉。你穿着冰刀在马路上走,保你不会打滑。。。

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冰磁 晴天andy 2013-01-30 07:50

摩擦力跟面积无关!最基本的物理原理,沟槽是为了咬合路面增加各方向的力,防止打滑,不应该称之为摩擦力!你可以看F1赛车,光胎的摩擦力才是最大的。[/quote]

摩擦力和接触面积成正比,f1的光胎在晴天摩擦力最大,为了限速才增加花纹。因为赛道平整,增加花纹也就减少了接醋面积,达到减速目的

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逐光 2012-11-22 09:04

好贴要顶

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长安老陈 2012-11-22 10:20

深奥了,看胡涂了,