踩到香蕉皮能滑多远(香蕉皮到底滑不滑)
香蕉皮有多滑?
你曾经在香蕉皮上滑倒过吗?不仅是香蕉皮,还有西瓜皮、苹果皮等厨余垃圾。洋葱鼻涕 和 卷心菜黄油 很容易滑倒。电影里经常会出现因为踩到香蕉皮而滑倒的场景。
(来源Veer Gallery)
为什么这些厨余垃圾会让人滑倒?香蕉皮、苹果皮和橘子皮谁更容易滑倒?这些现象能给人类带来什么启示?
危险 洋葱鼻涕 (来源日本推特)
凭借香蕉皮拿下“诺贝尔奖”的“无聊”老大爷
香蕉皮有多滑?
有些科学家真的很认真的做过实验研究。日本科学家、北理大学医疗卫生科学系马刘清子教授因测量香蕉皮的摩擦系数并揭示其润滑原理而获得2014年搞笑诺贝尔物理学奖。
刘妈教授实际上是从事关节软骨和人工关节润滑机制的研究。当和别人谈论他的研究成果时,他经常说 这个东西(关节)转起来几乎跟踩香蕉皮一样滑。 有一天,他突然意识到一件事,踩在香蕉皮上有多滑?我使用这个例子正确吗?
好奇心和求知欲促使他试图寻找与踩香蕉皮有关的摩擦文献资料。没有人认真研究过踩香蕉皮有多滑,所以他决定自己研究一下。
起初,刘妈教授想用斜面直接测量香蕉皮的摩擦系数。他把香蕉放在一个斜面上,不断加大斜面的倾斜角度。发现香蕉只有在斜面倾角超过45度时才能在斜面上滑动,所以换算后可以得到静态香蕉摩擦系数约为1.2。这个数值远远超过鞋底与平地的摩擦系数,0.4(摩擦系数越小越光滑)。香蕉皮也能防滑?这个结论显然违背了生活常识,静止的香蕉皮可以 根本不能反映它真正的光滑度。
测量香蕉皮有无载荷摩擦系数的两种 (图片来源参考文献1)
,刘妈教授决定在实验室使用测量人工关节润滑度的专用设备,模拟人踩在香蕉皮上的情况,来测量香蕉皮的摩擦系数。
这一数值远远低于正常情况下脚底和平坦地面间的摩擦,甚至比滑雪、滑冰时脚下的摩擦力还小,香蕉皮确实很滑。.教授在测量了60组数据后发现,香蕉皮在模拟条件下的摩擦系数仅为0.066
除了香蕉皮,刘妈教授还测试了各种生物质的摩擦系数,包括苹果皮和橘子皮,它们的摩擦系数分别约为0.1和0.2。
从安全工程的角度来看,在摩擦系数低于0.1的表面上,有90%的几率会打滑。也就是说,踩到香蕉皮甚至苹果皮后脚底打滑的概率超过90%。
不同生物质表面的摩擦系数(图片来源参考文献1)
香蕉皮为什么会这么滑?
这得从香蕉皮的结构说起。刘妈教授通过电子显微镜观察到香蕉皮的内表面有许多泡状细胞,其中充满了大量的多糖生物粘液。挤压时,含有粘液的囊泡会破裂,释放出粘液。这些黏液的润滑作用是让你我分崩离析的罪魁祸首。
香蕉皮破裂前后微泡的比较(来源参考文献1)
生物质润滑靠粘液是很常见的。生物质粘液成分复杂,但,水果的粘液主要由多糖一类大分子溶于细胞液后所形成。多糖的长碳链使它们在微观上形成复杂的三维聚合物 ,从而获得较高的粘度。
也许你会有这样的疑问,高粘度的流体不容易流动。不 这不就意味着他们内部有很大的摩擦吗?为什么粘液还能起到润滑作用?
这是因为在一般的固体接触摩擦中,实际上并不是整个区域都在接触,而是只有表面凸出的部分在摩擦。如果此时将液体引入固体表面之间以形成液膜,则可以最小化固体的直接接触。
而粘液比普通清液润滑效果更好的原因,是因为粘液较高的粘度和内摩擦让它们在受压时更难被排除出接触面,从而拥有更大的润滑液膜厚度和润滑面比例。.
,一旦这些生物质完全脱水,它们的润滑作用就会消失。
你可能不知道,你的关节比香蕉皮滑多了
香蕉皮、苹果皮等生物质润滑只是给我们造成一些生活上的小麻烦,但在某些场景下,生物质润滑会造成很大的损失。
日本中部山区一些地方每8年发生一次马陆疫情。因为这条马鹿的生命周期是八年,第八年正好是它们从土里出来交配的季节。马陆爆发很壮观,一平方米内有上百个马陆。马陆给当地带来的更 烦,就是它们在铁路上大量发生的时候。
马陆,考虑到密病,我们就不放马陆丛的图片了(来源Veer gallery)。
当地多山,铁轨有一定坡度。一旦大量马陆堆积,火车会因碾压马陆产生的粘液而打滑,严重时火车车轮上坡时会完全空转。
在马鹿为期两个月的繁殖季节,当地火车不得不暂停运行。这种马陆也获得了 火车马陆 。
另一方面,我们可以在没有生物润滑的情况下灵活行走。人体内最神奇的润滑液是关节液。关节液充满了整个关节腔,为关节活动提供润滑。s人体关节几十年来都要承受数百牛顿的压力,之所以能长期保持良好的运行状态,全是因为关节液。在关节液的润滑下(包括整个关节)
腔的独特构造),关节的摩擦系数仅仅是香蕉皮的十分之一左右,比滑冰和滑雪时的摩擦系数还要低上几倍。关节液中含有大量的玻尿酸,这也是一种具有润滑性质的生物大分子。除了多糖和玻尿酸,生物体中还有很多种生物大分子的水溶液,比如蛋白质和核酸同样可以形成具有润滑效果的粘液。从这个意义上讲,一切生物有机体在某种条件下都会很“滑”。
研究与生物质有关的润滑现象,与人类的物质生产和身体健康息息相关,不管研究对象看起来多不靠谱,背后的动机却是认真严肃的。
参考文献
1.人はなぜバナナの皮で滑るか。
2. 関節の滑りからハ?ナナの滑り、さらに生命科学の広か?りへ
3. 科学技術と文化 -ハ?ナナの皮か?拓いた世界-
4. 生物に学ふ?表面微細構造とトライホ?ロシ?ーの関係
5.ケ?ルの摩擦と水和潤滑~生物の滑らかな 運動解明へのアフ?ローチ
香蕉皮到底滑不滑 香蕉皮哪个地方最滑