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科普：走路的初中物理
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左边的这只脚踩在地上，它受到地面的作用力是什么方向呢？肯定有一个向上的力，来支撑人的重量。另外一个是摩擦力，问题是（1）这是什么摩擦力；（2）方向朝哪边？
答案是（1）A受到的是静摩擦力---我们假定脚在地面没有打滑；（2）A受到的摩擦力方向是向右。
为什么？让我们看AB这条腿，以A为轴心，可以看出B点受到向下的力形成一个顺时针的力矩，AB本身的重量也形成一个顺时针的力矩，而要抵消这个力矩，B点关节必须给这条腿一个向左的水平力，而要抵消这个向左的力，A点必须有一个向右的摩擦力。
你也可以以B为轴心看这个问题可能更清楚，A点受到地面向上的支撑力为人体重的一半，这个支撑力产生一个顺时针的力矩，要抵消这个力矩，A点必须有向右的摩擦力。
类似的，右边这只脚受到向左的静摩擦力。这一点，从对称性就知道了。
如果没有摩擦力，这人如果想保持这个姿势，就会来一个劈叉。很痛苦的。怎么回事？
如果静摩擦力不够，脚底就开始在地面滑动，而滑动起来，腿分得更开了，而躯干下压对AB造成的力矩越大，这个两腿分开的动作越加迅速。
图中的人要向左行走，必须有足够的摩擦力推动右边那条腿由静止向左运动（通过脚跟抬起，使得右边的有效长度增大，静摩擦相应增大），实现与左边那条腿交叉，两脚也实现前后交换，如果静摩擦力不够，那么右边那只脚就会出现向后打滑，使两脚距离反而增大。
不用计算也可以看出，脚步卖得越大，需要的摩擦力越大。换言之，摩擦力越小，能走的步子越小。
初中物理一般只需要定性地讲讲，要计算可能要用高中一年级物理了。假设上图中腿AB与垂直线的夹角为[ix]\theta[/ix], 人体重为W，腿长为L，那么以B为转轴的力矩平衡方程为 （忽略腿重）
[ix]\frac{1}{2} W L \sin\theta = f L \cos \theta[/ix]
因此，[ix]\tan \theta = \frac{2f}{W}[/ix]
静摩擦力最大值为[ix]\frac{1}{2}W \mu[/ix]，其中[ix]\mu[/ix]为静摩擦系数。因此 [ix]\theta[/ix]最大值为[ix]\tan^{-1} \mu[/ix]，因此最大步伐为
[ix]2L\sin(\tan^{-1} \mu)=2L\frac{ \mu}{\sqrt{1+\mu^2}}[/ix]
由上可见，当静摩擦系数为0时，最大步伐为0，真可谓寸步难行。
PS
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发表评论 评论 (15 个评论)
- 回复 岳东晓
- 虽然你学过初中物理、高中物理甚至可能上过大学学过普通物理，但你根本无法正确运用这些基本的知识解释你天天进行的活动--走路，你对走路的认识依然停留在智力动物本能的阶段，而且在见到正确的分析之后，你仍然无法领悟。可见你智力水平相对的低下。
iMan: 哈哈哈。。。真不愧是北大物理系毕业的，美国理论物理博士，这笑话太经典了！
什么叫高分低能，这就是！什么叫没分析问题解决问题的能力，这就是！什么叫博士白 ...
对比一下我的分析，与你的分析就知道了，你的分析是
【即使要跑也是抬腿跨步水平移动而不是滑动摩擦啊】，【水平方向的加速度由鞋底摩擦力提供。因为站着起跑加速度不需要多大。反过来说，如果摩擦系数低，其实可以跑得更快。听说过滑冰吗？】。
- 回复 岳东晓
- 我的分析就在上面，连对应的方程都写出来了，你看不懂？
iMan: 岳博士，捞干的！回答我的第一个问题：Q1，你是用整个人还是一条腿做的受力分离体？
如果你对我的分析还有问题，我们之后再谈，我保证一一回答你的问题。
别废话 ...
你对这个问题的分析虽然缺乏完整的逻辑，但可以看出来，基本概念错误。你可以把你的分析完整的写出来，我可以告诉你你错在哪里。
- 回复 岳东晓
- 我把分析图、计算都写出来了，你单纯骂街就显得很无能而且弱智了。
iMan: 我负责任地告诉你，你的这个分析就是一个笑话。为什么是笑话，我后面会明确告诉你的。
你要直接回答我的问题，两三个回合，我叫会让你明白，你的分析都可笑！
...
你如果要继续讨论，完全可以把你的分析一五一十的写出来，让大家看看你的水平不是更好？
- 回复 岳东晓
- 你先看清楚，我不会再重复我文中有的内容
iMan: 宽恕我愚钝看不出来，请你告诉我：
Q1：你是用一条腿还是整个人体作受力分离体的？
Q2，右脚的摩擦力的方向是什么？
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Dr. 你 ...
1. “让我们看AB这条腿...”
2. "右边这只脚受到向左的静摩擦力"
- 回复 岳东晓
- 这些问题，你可以运用初中物理自己思考一下，看能不能找到答案。你分析完之后，我可以给你做个评价。
iMan: DR YUE,
Q3，而要抵消这个力矩，B点关节为什么必须给这条腿一个向左的水平力呢？ B点给个力矩不行吗？你的大腿跨没有肌肉和筋吗？A点给个力矩不行吗？你没有 ...
- 回复 岳东晓
- 最后一次声明，你如果继续颠三倒四纠缠，将不再回应：
iMan: 如果你真会用初中物理知识分析实际问题，到此你就应该明白了你的分析是错误的了。也就不需要用Q4这个原子弹最后再炸一下广岛了。 ...
请把你的全部分析也好、计算也罢都倒出来。一五一十写清楚，我没时间跟你继续颠三倒四重复。等你全部倒出来后，我再来一次回应。
- 回复 岳东晓
- 你全部写完之后，通知一声。我得对你负责，你如果滑冰时贸然实验一下，老头扯淡倒是其次，撕开裆部就不值了。
iMan: 结论：
因为铁等腰三角形（没底边）结构能在水平光滑的镜面上（摩擦系数为零）上静立，所以，人两腿叉开静止站立不需要任何地面摩擦！！！！！！初中物理的证明 ...
- 回复 岳东晓
- 你全部写完之后，通知一声，我会对你的东东进行分析。另外，得对你负责，你如果滑冰时贸然实验一下，老头扯淡倒是其次，撕开裆部就不值了。
iMan: 昨天一来，我就给你上中下三策，上策叫我师傅，一笑了之；中策不了了之，结果你选了中策。
现在你就是提着四样礼来跪下来磕头拜师，我也不会收你做徒弟了。基础 ...
- 回复 岳东晓
- 写完了？好。
iMan: 我写完了。 你要怕撕开裆，为什么不能把步子跨小点呢？你的分析难道有角度要求？这么简单的物理问题，能抵赖得了嘛。 ...
等我今天有时间，再写篇分析，把你的无摩擦、肌肉固化劈叉而行走用初中物理分析一下。
