2009年10月19日星期一

[Dr.You]来信:秋风秋雨不沾衣-科学松鼠会

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[Dr.You]来信:秋风秋雨不沾衣

Mon, 19 Oct 2009 09:48:17 +0800

drUshoes 第四十三期问题:下雨天走路如何才能不甩水?(查看详情,请点击群博右边栏的Dr.YOU专辑)。

这一期我们收到了五封来信,但是其中只有三封符合Dr.You栏目的要求。在此提醒各位参加Dr.You活动的读者,请注意这个活动的要求……好吧,言归正传。这次的三位同学可谓英雄所见略同……然而还有差别。让我们一起来看看。


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这个问题似乎与当年那个出恭压水花的帖子仿佛,但来的更复杂.值得详加考察.

首先,要解决的问题不是不甩水,而是不弄脏裤脚管或者小腿.这样才有实用价值.故此向外甩水的方案是可以被接纳的.

其次,题设限定为:下雨天,走路,故此雨过后趟水,或者雨中溜冰/踩高跷的情况是不合题意的,尽管这样的情况下事情要好办得多.

雨天走路时玷污裤脚管的泥水滴主要来自于三个方向:1.直接由天空滴落的雨滴;2.雨滴砸在路面溅起.3.由脚踩入积水中溅起.

针对上述第1点,当风雨都不是很大的时候,撑一把大一点的伞就可以解决,而当大雨伴随大风吹落的时候,势必需要一座亭子那样的☂才行.需要另谋良策.

针对上述第2点,同样的,需要一把较大的伞,同时配合缓慢移动的脚步,在雨势较小的时候可以办到.

上述第3点的问题,就是趟水的问题,通过细心的选择落脚点,同时使脚落地的动作尽可能的缓慢,首次接触地面面积缩小这些可以解决–就如一只姿态优雅的鹳鸟在泥塘里踱步一般.

但是这些都并非高科技的彪悍解决方法.

一种可能的方法是运用纳米布料,制作裤脚管,达到抗腐蚀永不沾的效果,但是并不符合题意,题目要求的不沾是不被沾,不仅关注状态,也关注结果.

所以我提出的解决方案是:电离发生套鞋!在雨中,这种套鞋以电离的形式将周围扑来的雨水迅速磁化,形成一层无形的防护层,使雨水撞上这层防护罩摔个粉身碎骨!这种方案的好处是,任凭风雨再大,也不会弄脏裤脚管!

技术上,小型的电离发生装置已经投入民用量产的阶段,但安全性有待考察,同时成本也需要进一步递减以使消费者更容易接受.

因此,较保守型的消费者来说,下雨天走路,换双凉鞋,把裤脚管卷到膝盖以上,仍旧不失为一个简单实用的法子.


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关于甩水,得从水的特性和人的走路姿势两方面分析:

一、水具有黏性,虽然不像胶水那样明显。如果速度够快的话,就看得比较清楚,试想把一块底面光滑的金属放的水面上,迅速提起,是否会跟上来好多水,如果速度快些再快些,连盛水的容器也提上来了。

二、走路姿势分解。鞋子着地后,脚后跟先抬起,鞋子和水接触的地方水就黏着鞋底,这时鞋子还没有离地,水还没有甩上来,在脚离地的瞬间,有一个不易察觉加速度的动作,怎么理解呢?打个比方,如果光脚走在松软的海滩上走,就会发现最后离地的脚掌是下陷入最深的!其实这是一个用力下踏后迅速加速向前的动作(其实要说清楚这个动作是非常复杂的,一点不比"蛇是怎么游动的?"简单。)这个"前"不是向上和向正前方,而是基于其中的一个角度。这种加速度同时传导给黏着鞋的泥水,这时脚后跟方位的鞋、鞋上的泥水作为一个整体一起做加速运动。接着鞋提起后又做起了减速运动,由于惯性,被加速的水如果没有东西阻挡,在重力的作用下,将作抛物线运动。由于鞋的运动轨迹和将做抛物线运动水的轨迹不同,而且由于黏力不� �大,水能脱离鞋底,使这部分水独立做起了运动,即甩上来了,于是其中一部分落在了裤管上,形成了可恶的泥水斑斑。

怎样做到不甩水?方法还是有的,如下:

一、能不能改变水?试想穿这样一双鞋子,底面温度极低,刚一碰到水,水就变固体了,也就不甩水了,好像在梦幻世界里才能实现,这个不太现实,

二、鞋子重新设计,尽量鞋底与水的接触面。用一些细长的"钉子"稀疏地扎在鞋底,使之成为"钉鞋"或者"刀鞋",钉子长要大于水深,始终保证水是与钉子接触而不与鞋底接触,从而使两者的接触面达到很小,黏着"钉子"的水非常少,那么怎么走都带不上水来了。同理如果有一种材料能抵抗水的黏性,用它做鞋底也是能实现不甩水的。

三、不改变鞋子,而改变走路姿势。把提起的一刹那的提力减小,进而加速度变小,如果这种力小于水的黏力和重力的话,也能不甩水。其实人们的几种不易甩水的走路的姿势都是在减少加速度,如不弯曲脚背走路,一方面是在减小加速度,另一方面用脚底阻挡水的抛物线运动。还有如走内八字步,也差不多吧,只是更注重减少加速度。我相信,如果走的够完美,那么水也甩不上来。

问题看似解决了,可为什么方法简单而不去做呢?试想穿上扎有铁钉的鞋子,走路会舒服吗?碰上小的坑洼,还很容易摔跤;再如改变走路习惯,那多费力,而且走路跟蜗牛似的慢,为了水甩不上来,还是算了吧!

如果哪一天,人们对甩水再也不能容忍,那么这种特制的"钉鞋"或者非常规的走路姿势可能会流行起来。


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就像一星期有7天,光有红、黄、橙、绿、青、蓝、紫七种颜色,声音有Doremifasolasi七种音符一样,白雪公主也有七个小矮人,一日,公主提出一个问题:下雨天走路如何才能不甩水,就回他的城堡了,然后七个小矮人就开始了七嘴八舌的讨论。

他们各说各的,万事通根本听不清他们在说什么,于是提议,一个个的说,每一个说完,其他人投票是同意还是反对,并且说出理由,其他人都接受这个建议,于是讨论开始了。

爱生气说:内八字走路就不会甩水了,所谓内八字,就是以膝盖为轴心,脚尖朝内,比较普通走法,以臀部为轴心,脚尖朝外的方式,这种方式步幅较小,步幅小了,另水滴向裤腿飞去的力就小了,于是就不会甩水了。

迷糊鬼说,我反对,这样照样会甩水的,只是普通走法甩100滴水的话,此走法甩10滴,而且花大的注意力在内八走路上,更容易迷糊的踩进水坑,那时就是拾了芝麻丢了西瓜了。

开心果说,我同意,甩水的根本原因是鞋底因为摩擦力的关系粘上了许多水,然后在蹬地的时候,鞋底向上运行,于是水滴也向上,就粘到裤腿上了。

喷嚏精说,我反对,每次下雨我总感冒,打喷嚏,老是无法控制的打喷嚏已经很让我自卑了,何况内八字走路了,肯定会被人笑死。

瞌睡虫说,我反对,内八字走路毕竟不同于普通走法,要练习好这个新的走路方式需要大量的练习,我在睡觉这个事情上已经做了大量的练习,已经没有时间做其他练习了。

害羞鬼说,我也反对,似乎我天生就很害羞,所以尽管我有理由反对,但是我害羞的不说我的理由。

万事通说,我反对,因为这种方式太丑陋了,昔有学步于邯郸者,曾未得其仿佛,又复失其故步,万一这个方式还没有学会,以前的方式却忘记了,怎么办呢。

爱生气看到投票结果后,又生起气来。

迷糊鬼说,倒过来走路就不会甩水了,拿个小镜子当观后镜,此方法的问题是小镜子反射的面积很小,看不到地面了,所以即使不会甩水了,踩到水洼的可能性大大增加。我不清楚为何倒过来走路就不会甩水了,爱生气你知道吗。

爱生气说,这很简单,倒走和普通走几乎一样,唯一的不同是前脚掌起到了挡住水滴的作用,就像挡板一样。

开心果说,不是的,是因为倒走先抬脚跟,然后水随着地心引力而流向前脚,然后前脚着地,然后几乎没有水的脚跟才着地,所以溅起的水滴很少。

喷嚏精说,我反对,倒走属于为了解决一个问题而引入更多问题的解决方法。不但有如何看路的问题,还有如何看红绿灯的问题。

瞌睡虫说,我同意,前提是和一个朋友手牵手倒走,他做你的眼睛,帮你看路,看红绿灯,想象一下,在蒙蒙细雨中,两人在雨中漫步,真是浪漫的掉渣。

害羞鬼说,别做白日梦了,想起来就让人害羞,所以我反对。

万事通说,我也反对,因为曾经有段时间人们相信倒走可以长寿,不过现在已经不流行了,雨中倒走会被人笑话落伍的。

迷糊鬼见万事通也反对,就迷糊的接受了这个结果,打开耳朵听其他人的建议。

开心果说,睡莲虽然生长在泥塘或沼泽中,但它们的叶子表面总是很干净。这是因为莲叶的表面有许多微小的突起,水滴不能在叶子表面疏散,只能凝成水珠滑走,睡莲效应运用到裤子上,就可以不怕甩水了。

他的建议得到了大家的一致同意,然后大家一起去市场买这种裤子,发现太贵了,超出了公主给的预算,就回来了。

开心果很开心,一致同意的结果超出了他的预期。

喷嚏精说,看来从人的方面改变有些难,所以我发明了后面有挡板的鞋,这样再怎么强大的水滴也不怕了。

七个小矮人动手做了出来,如图1,喷嚏精亲自试穿,结果果然无论怎么甩水,都不脏裤子了,一个绕开问题的方法,与其问如何不甩水,倒不如问如何不脏裤子,一高兴,他便打了个喷嚏,向后摔倒了,挡板摔的裂成几块,喷嚏精有点难过。这时瞌睡虫开口了。

踩高跷吧,高跷与地面的接触面积很小,高跷导致裤腿与地面的距离增大,双管齐下,彻底解决脏裤腿问题。

七个小矮人动手做了出来,如图2,鞋看上去像某个叫格格的古代人物穿的鞋,然后瞌睡虫发现底部的部分如果做成普通人大小就又超出预算了,于是害羞鬼说话了。

把这个多出的部分放在前面,而不是放在中间,这样这个部分就可以变小一些以节约成本。

七个小矮人动手做了出来,如图3,害羞鬼试穿了整整一个小时,终于克服了害羞的缺点一次,鼓起勇气说,太别扭了,我怎么会提议放在前面的呢,真是太傻了。

万事通安慰他说,没有关系,错误的方法按照排除法被排除了,正确的就出现了。即使失败了99次,只要有一次成功了,就可以享受到成功的喜悦。爱迪生一生发明1000多种发明,可失败了上万次。现在我们终于知道了公主要的鞋是什么样子了,多出的部分放在后面,一切都对了。七个小矮人动手做了出来,如图4,鞋跟与地面的接触面积很小,鞋跟导致裤腿与地面的距离增大,终于完成了。

公主穿着这双七个小矮人做的鞋,终于不怕下雨天走路会把裤腿弄脏了,从此和下雨天快乐幸福的生活在一起。

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Dr.Who说:这个问题是谁提出的?

室友说:是Gerry

Dr.Who说:哦……我倒是真的很想看Gerry穿高跟鞋走在雨里的样子……

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