1、鞋子的防滑猜想一、摘要由一次偶然的滑到，想到了鞋子的防滑優化猜想，花紋比較復雜點的鞋子比較防滑，但是什么樣子的紋理結構的花紋比較防滑，提出猜想，設計實驗步驟，進行試驗，采集數據，然后根據花紋和數據進行對比、分析，得到防滑的優化方案，在一定程度上為人們的人身安全提供參考建議。二、關鍵字花紋、紋理、防滑，實驗三、前言一次意外的鞋子光滑，導致的摔倒時間，使我考慮到什么樣子的鞋子比較防滑呢？查閱了相關的資料后，發現鞋子是否防滑，在一定程度上和鞋鞋子底部的花紋關系比較大，對此提出了疑問：什么樣的花紋比較防滑呢，對子我決定先從簡單的原理進行試驗，從而推導出應該什么樣子的花紋能防滑？為什么可以防滑？這些結論

2、，使自己以后可以選擇比較防滑的鞋子，保護自己，同時也提供給大家參考，在一定程度上為他人的人身安全也提供一點點的提供參考建議。四、研究方法研究對象：按照自己的猜想制作的鞋子的模型實驗器材：鞋子模型，30°的光滑小坡，水磨石的光滑地面，天平，筆、記錄用的紙、尺子，水平測量儀。試驗方法：讓模型在小坡上滑行，滑行到水磨石的光滑地面，停止后記錄滑行的距離，通過討論，對比分析，數學計算來得到摩擦因數。既然是考慮到防滑，就要考慮到摩擦力，和摩擦力有關的條件是壓力和摩擦因數，一個人可以穿不同花紋的鞋子，所以壓力是不變的，為了保證壓力在做實驗的時候保持不變，所以在制作模型的時候要用到天平，用天平保證不

3、同花紋的鞋子的模型的質量是同樣的，質量一樣同時也就保證了壓力是一樣的，其次摩擦因數和材質以及接觸面的粗糙程度有關系，所以在制作模型的時候首先考慮到模型的底面積一樣，然后就粗糙程度選擇不同的花紋，從簡單的原理做起，所以假象的紋理有3個，1個是橫條的花紋、1個是豎條的花紋，另外一個是“人字形”的花紋，最后是為了保證鞋子每次向前滑行的力是一樣的，這個比較難，查閱相關資料，經老師知道，決定利用高中物理的能量守恒定律來解決這個問題，做一個理想環境下的斜坡，讓模型從固定的斜坡上滑下來，保證每次試驗時，鞋子受力相同，從而減小實驗的誤差，為了創造理想環境，我在斜坡上撒上了誰，保證每一個地方都有水痕，人后在室外

4、環境下（室外溫度零下3度）上凍，在做實驗的時候用小鐵板擦幾下，保證是光滑的，從而可以看為理想環境。同樣為了減小誤差，我決定每種花紋的模型進行多次實驗，取其平均值，減小誤差，其次每一次滑行試驗后都用干布輕輕擦拭模型底面，一方面保證模型不應為沾水而增加光滑度而導致實驗失敗，另一方面保證底面不會因為沾上水滴而增大模型的質量，從而改變壓力，輕輕的擦拭同時也保證模型花紋不會變形。五、實驗結果紋理1試驗次數123456滑行距離21.3cm21.5cm21.2cm21.6cm21.1cm21.5cm表1-1理想效果示意圖實物示意圖紋理2試驗次數123456滑行距離27.9cm28cm28.3cm28.1cm

5、28.4cm28.6cm表1-2理想效果示意圖實物示意圖紋理3試驗次數123456滑行距離14.5cm13.9cm14.2cm14.4cm14.2cm14.1cm表1-3理想效果示意圖實物示意圖六、討論以下均為在理想狀態下的實驗討論首先要理解實驗原理，在理想狀態下，斜坡的長度為50cm，與地面的夾角為30度，地面是水平的（水平測量儀測得），所有的環境均為貼近理想環境，讓模型從斜坡上滑行下來，勢能轉換為動能，由于斜坡時一定的，所以在相同的位置模型的勢能為W，在模型滑下斜坡的瞬間，勢能也是相同的，滑下后勢能轉化為動能，模型在水平方向上的能量三種紋理都是一樣的（斜坡為非常光滑的），動能給予模型一個在

6、水平方向上向前的力N，質量一樣，那么向前的力也就是一樣的，然后，水磨石雖然光滑，但是模型還是受到一個向后的摩擦力f，花紋的不同導致了每種紋理的摩擦因數的不同（紋理導致的模型與接觸面的面積的差異可以忽略不計），這些因素的影響最后導致了模型在水磨石地面停止了下來，基本原理是這個樣子的。首相需要計算勢能，W勢能=FS，其中F為向上的力，F=mg，m為模型的質量，一定的，都為100克， g為重力常數是一個測量常數暫定位10。S是距離，鑒于斜坡與水平地面的夾角為30度，斜坡的長度為20cm，根據勾股定理L斜邊2 = L直角邊12+ L直角邊22，所以距離S通過計算得到位10cm，那么，模型在最高處的勢能

7、為W勢能=FS=mgS=0.1*10*0.1,而摩擦力只與壓力與受力面積有關，在理想環境下，水平地面（水平測量儀測量），壓力與質量的關系為F=mg，m為質量是固定的100g，g不變，受力面積不變，所以三種材質下摩擦力是固定的。摩擦力計算公式f=N，其中是動摩擦因數(就是接觸面粗糙程度)。根據能量守恒定律；能量既不會憑空產生，也不會憑空消失，它只能從一種形式轉化為別的形式，或者從一個物體轉移到別的物體，在轉化或轉移的過程中其總量不變。可以得到動能W1=FS，W2=mgh，W1=W2,所以mgh=FS=NS, 轉換得到mgh =NsS，其中N=mg,所以mgh=mgS,推理分析后得到h=S，其中為

8、摩擦因數，h為高度，S為長度。六次試驗取平均值，h紋理1=21.37cm（取小數點后兩位有效單位），h紋理2=28.22cm，h紋理3=14.22cm，那么：紋理1= h/s=0.47：紋理2= h/s=0.35：紋理3= h/s=0.70，紋理3紋理1紋理2，由此可以推斷橫條紋理在一定程度上比豎條紋理防滑，而“人字形”紋理在一定程度上比橫條紋理增加了條紋的長度，從而道理紋理3紋理1按照這種推理，又設計了紋理4“又字形”進行試驗，得到實驗結果紋理4試驗次數123456滑行距離11.2cm11.4cm11.5cm11cm11.4cm11.3cm理想效果示意圖實物示意圖紋理4= h/s=0.885紋理3七、結論同樣的材質，同樣屬性的紋理結構，紋理的長度越長，防滑度就越高，同樣的材質的條件下，橫條紋比豎條紋防滑，斜條紋比橫條紋防滑，網狀條紋比斜條紋防滑。所以建議為了您的人身安全，在購買鞋子的時候，考慮防滑問題的話，同樣材質、同