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1、鞋子的防滑滑猜想一、摘要由一次偶然然的滑到，想想到了鞋子子的防滑优优化猜想，花花纹比较复复杂点的鞋鞋子比较防防滑，但是是什么样子子的纹理结结构的花纹纹比较防滑滑，提出猜猜想，设计计实验步骤骤，进行试试验，采集集数据，然然后根据花花纹和数据据进行对比比、分析，得得到防滑的的优化方案案，在一定定程度上为为人们的人人身安全提提供参考建建议。二、关键字字花纹、纹理理、防滑，实实验三、前言一次意外的的鞋子光滑滑，导致的的摔倒时间间，使我考考虑到什么么样子的鞋鞋子比较防防滑呢？查查阅了相关关的资料后后，发现鞋鞋子是否防防滑，在一一定程度上上和鞋鞋子子底部的花花纹关系比比较大，对对此提出了了疑问：什什么样的
2、花花纹比较防防滑呢，对对子我决定定先从简单单的原理进进行试验，从从而推导出出应该什么么样子的花花纹能防滑滑？为什么么可以防滑滑？这些结结论，使自自己以后可可以选择比比较防滑的的鞋子，保保护自己，同同时也提供供给大家参参考，在一一定程度上上为他人的的人身安全全也提供一一点点的提提供参考建建议。四、研究方方法研究对象：按照自己己的猜想制制作的鞋子子的模型实验器材：鞋子模型型，30的光滑小小坡，水磨磨石的光滑滑地面，天天平，笔、记记录用的纸纸、尺子，水水平测量仪仪。试验方法：让模型在在小坡上滑滑行，滑行行到水磨石石的光滑地地面，停止止后记录滑滑行的距离离，通过讨讨论，对比比分析，数数学计算来来得到摩
3、擦擦因数。既既然是考虑虑到防滑，就就要考虑到到摩擦力，和和摩擦力有有关的条件件是压力和和摩擦因数数，一个人人可以穿不不同花纹的的鞋子，所所以压力是是不变的，为为了保证压压力在做实实验的时候候保持不变变，所以在在制作模型型的时候要要用到天平平，用天平平保证不同同花纹的鞋鞋子的模型型的质量是同样样的，质量一一样同时也也就保证了了压力是一一样的，其其次摩擦因因数和材质质以及接触触面的粗糙糙程度有关关系，所以以在制作模模型的时候候首先考虑虑到模型的的底面积一一样，然后后就粗糙程程度选择不不同的花纹纹，从简单单的原理做做起，所以以假象的纹纹理有3个个，1个是是横条的花花纹、1个个是竖条的的花纹，另另外一
4、个是是“人字形”的花纹，最最后是为了了保证鞋子子每次向前前滑行的力力是一样的的，这个比比较难，查查阅相关资资料，经老老师知道，决决定利用高高中物理的的能量守恒恒定律来解解决这个问问题，做一一个理想环环境下的斜斜坡，让模模型从固定定的斜坡上上滑下来，保保证每次试试验时，鞋鞋子受力相相同，从而而减小实验验的误差，为为了创造理理想环境，我我在斜坡上上撒上了谁谁，保证每每一个地方方都有水痕痕，人后在在室外环境境下（室外外温度零下下3度）上冻，在在做实验的的时候用小小铁板擦几几下，保证证是光滑的的，从而可可以看为理理想环境。同样为了减小误差，我决定每种花纹的模型进行多次实验，取其平均值，减小误差，其次每
5、一次滑行试验后都用干布轻轻擦拭模型底面，一方面保证模型不应为沾水而增加光滑度而导致实验失败，另一方面保证底面不会因为沾上水滴而增大模型的质量，从而改变压力，轻轻的擦拭同时也保证模型花纹不会变形。五、实验结结果纹理1试验次数123456滑行距离21.3ccm21.5ccm21.2ccm21.6ccm21.1ccm21.5ccm表1-1理想效果示示意图实物示意图图纹理2试验次数123456滑行距离27.9ccm28cm28.3ccm28.1ccm28.4ccm28.6ccm表1-2理想效果示示意图实物示意图图纹理3试验次数123456滑行距离14.5ccm13.9ccm14.2ccm14.4ccm
6、14.2ccm14.1ccm表1-3理想效果示示意图实物示意图图六、讨论以下均为在在理想状态态下的实验验讨论首先要理解解实验原理理，在理想想状态下，斜斜坡的长度度为50ccm，与地地面的夹角角为30度度，地面是是水平的（水水平测量仪仪测得），所所有的环境境均为贴近近理想环境境，让模型型从斜坡上上滑行下来来，势能转转换为动能能，由于斜斜坡时一定定的，所以以在相同的的位置模型型的势能为为W，在模模型滑下斜斜坡的瞬间间，势能也也是相同的的，滑下后后势能转化化为动能，模模型在水平平方向上的的能量三种种纹理都是是一样的（斜斜坡为非常常光滑的），动动能给予模模型一个在在水平方向向上向前的的力N，质量一一样
7、，那么么向前的力力也就是一一样的，然然后，水磨磨石虽然光光滑，但是是模型还是是受到一个个向后的摩摩擦力f，花花纹的不同同导致了每每种纹理的的摩擦因数数的不同（纹纹理导致的的模型与接接触面的面面积的差异异可以忽略略不计），这这些因素的的影响最后后导致了模模型在水磨磨石地面停停止了下来来，基本原原理是这个个样子的。首首相需要计计算势能，WW势能=FSS，其中FF为向上的的力，F=mg，mm为模型的的质量，一一定的，都都为1000克， gg为重力常常数是一个个测量常数数暂定位110。S是是距离，鉴鉴于斜坡与与水平地面面的夹角为为30度，斜斜坡的长度度为20cm，根根据勾股定定理L斜边边2 = L直角
8、边112+ L直角边222，所以距距离S通过过计算得到到位10cm，那那么，模型型在最高处处的势能为为W势能=FSS=mgSS=0.11*10*0.1,而摩擦力只只与压力与与受力面积积有关，在在理想环境境下，水平平地面（水水平测量仪仪测量），压压力与质量量的关系为为F=mgg，m为质质量是固定定的1000g，g不不变，受力力面积不变变，所以三三种材质下下摩擦力是是固定的。摩摩擦力计算算公式f=N，其中中是动摩擦擦因数(就就是接触面面粗糙程度度)。根据据能量守恒恒定律；能能量既不会会凭空产生生，也不会会凭空消失失，它只能能从一种形形式转化为为别的形式式，或者从从一个物体体转移到别别的物体，在在转
9、化或转转移的过程程中其总量量不变。可可以得到动能W1=FS，WW2=mggh，W11=W2,所以mggh=FSS=NS, 转换得到到mgh =NsS，其中中N=mgg,所以mmgh=mgS,推理分析析后得到hh=S，其中中为摩擦因因数，h为为高度，SS为长度。六六次试验取取平均值，hh纹理1=21.337cm（取小小数点后两两位有效单单位），hh纹理2=28.222cm，h纹理33=14.222cm，那那么：纹理1= h/s=0.477：纹理2= h/s=0.355：纹理3= h/s=0.700，纹理3纹理1纹理2，由由此可以推推断横条纹纹理在一定定程度上比比竖条纹理理防滑，而而“人字形”纹理
10、在一一定程度上上比横条纹纹理增加了了条纹的长长度，从而而道理纹理3纹理1按照这种种推理，又又设计了纹纹理4“又字形”进行试验验，得到实实验结果纹理4试验次数123456滑行距离11.2ccm11.4ccm11.5ccm11cm11.4ccm11.3ccm理想效果示示意图实物示意图图纹理4= h/s=0.8885纹理3七、结论同样的材质质，同样属属性的纹理理结构，纹纹理的长度度越长，防防滑度就越越高，同样样的材质的的条件下，横横条纹比竖竖条纹防滑滑，斜条纹纹比横条纹纹防滑，网网状条纹比比斜条纹防防滑。所以以建议为了了您的人身身安全，在在购买鞋子子的时候，考考虑防滑问问题的话，同同样材质、同同样价格的的前提下，同同样属性的的纹理结构构，纹理的的长度越长长，防滑度度就越高；不同属性性纹理，横横条纹比竖竖条纹防滑滑，斜条纹纹比横条纹纹防滑，网网状条纹比比斜条纹防防滑。八、致谢1、张波涛涛老师提供供实验理论论指导2、张忠霞霞老师提供供数据模型型、分析、整整理方面的的帮助，以以及论文眷眷写方面的的指导九、参考文文献