扁担挑东西时重量不变,物理学告诉你如何省力?长绳还是短绳?

用扁担挑东西时,根据不同的物品和道路情况,选择不同的方式能省力,比如平地上挑东西在不磕碰地面的情况下,选择长绳子会更轻松,其中的物理原理其实并不难解释。

理论上无论绳子长还是绳子短,扁担两边物品的总质量并不会变化,那么落到我们肩膀上的力似乎并不会减轻,又何来省力的说法呢?

其实不然,扁担和物品的总质量虽然不会变化,但是人走路时并不是完全平稳的,而是存在上下起伏,人肩膀的水平高度也会跟着上下起伏;根据物理定律我们知道,当扁担在垂直方向从上而下减速到静止,以及从静止向上加速时,扁担和物品处于超重状态,人肩膀承受的力量要大于扁担和物品的总重力,反之人肩膀承受的力量要小于扁担和物品的总重力。

正是因为人行走时存在上下起伏,所以整个挑扁担的过程,肩膀承受的力就是一压一放的状态,如果起伏程度过大,人的肩膀很快就会吃不消,所以挑重物时我们要尽量减轻走路时的起颠簸;假如我们行走在一杆非常灵敏的称上,就会发现整体重量忽高忽低。

人走路时的起伏无法完全避免,我们只能借助其他方法,来降低两边重物的起伏,尽量做到平稳,扁担就是我国古人很具智慧的发明,扁担呈长条形,材料一般是树木或者竹子,具有一定的韧性。

首先长条形能增加和肩膀的接触面积,从而降低对肩膀的压强,在挑重物的时候,具有韧性的扁担可以在上下起伏时的超重阶段,把超重冲量向后延迟,延长了肩膀承受超重的时间,从而降低超重时扁担对肩膀的压力,实际效果就是降低了重物上下起伏的程度,减轻了对肩膀的负担。

那么在挑扁担时,两头用长绳还是短绳呢?

人在挑扁担时,除了存在上下起伏之外,还存在前后左右方向的起伏,把扁担简化为杠杆,那么前后左右的起伏就会破坏杠杆平衡,于是需要挑扁担的人随时把握前后左右的偏移量,使之保持平衡。

使用绳子挑扁担,物品的整体重心降低,稳定性增加,更重要的是,绳子是柔性的,人行走时产生的前后左右偏移在绳子这有了缓冲,于是我们只需要修正扁担的前后左右偏移即可,而且绳子越长,这种缓冲效果越好,这就是长绳子挑东西更轻松的关键原因。

当然优点一定会伴随缺点,绳子越长时,我们需要更改行进朝向就越困难,因为重物会伴随绳子甩来甩去,这对走山路来说极不方便。

实际体验

明白了以上原理,我们就能解释很多实际情况,比如农村挑水和挑粪时,基本都会使用长绳,因为液体本身具有流动性,长绳子可以有效降低各个方向的颠簸程度,试想如果不用绳子挑粪,绝对会溅你一身。

所以我们在平路挑扁担时,在不可碰地面和搭到腿的情况下,可以尽量选用长绳,这样会更轻松一些。

但也要结合实际情况,比如挑扁担走崎岖山路时,选用短绳能减少重物和山路的磕碰,或者使用上挑方式能灵活地改变扁担朝向,比如泰山上的挑山工,就会把物品固定到两端,这样可以随时改变扁担朝向,方便走山路。

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