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 、,. 、 二、刖百一次意外的鞋子光滑，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

2、的花紋能防滑？為什么可以防滑？這些結論， 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

3、在制作模型的時候要用到 天平，用天平保證不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

4、，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紋理2試驗次數123456滑行距

5、離27.9cm28cm28.3cm28.1cm28.4cm28.6cm理想效果示意圖表1-2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

6、光滑的），動能給予模型 一個在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，斜坡白長度為20cm,根據 勾股定理L斜邊2 = L直角邊i2+ L直角邊22,所以距

7、離S通過計算得到位 10cm,那么，模型在最高處的勢能為 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= wN,其中區是動摩擦因數（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=（1 NS,轉

8、換得至口 mgh=n NsS,其中N=mg,所以mgh= m mgS,推理分析后得到h= s S,其中 w為摩擦因數，h為高度，S為長度。六次試驗取平均值，h紋理i=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：w 紋理 1= h/s=0.47: w 紋理 2= h/s=0.35:小紋王s 3= h/s=0.70,小紋理 3 W紋王I 1 W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W紋理3 w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(1 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