【物理原理】拔河比赛的物理原理

这部剧太火了，根据统计，《鱿鱼游戏》上线仅26天，全球收视户数已突破1亿。剧中第3个游戏“拔河”，给物理王大师留下深刻印象。一群老弱病残，是通过什么方法在拔河中赢下一群壮汉的呢？其中涉及的物理原理又是什么？

这项看似无比简单的运动，想要制胜不可凭借蛮力，其中涉及到的物理力学原理主要有三个，力的合成、最大静摩擦力、力矩。

No1. 同一直线的力的合成

既然拔河是一项团体运动，其团结合作的重要性不言而喻。作用在同一个物体上的多个分力，当力的方向相同且在同一条直线上时合力最大。因此拔河时所有队员拔河时绳子必须是一条直线，尽量使每个人的力都在一个方向上，如此才能产生最大的合力。这是最容易理解的一点。

《鱿鱼游戏》中，拔河专家老大爷说的“双脚平行站立，绳子放在腋下”就是为了产生最大合力的。

No2. 最大静摩擦力

拔河时被拉动的一方是失败的，因此人脚与地面之间的摩擦力尤为关键。所谓的最大静摩擦力，即拉动时物体即将滑动而未滑动时，即临界状态时的最大摩擦力。

如何增大最大静摩擦力呢，第一种方法是增大与地面的正压力，即选择体重较大的队员；除此之外，还需要增大人与地面的摩擦系数，即利用专业的运动鞋，以及利用凹凸不平的地面。

《鱿鱼游戏》中，老大爷队忌惮的不仅仅是对方的力气，更重要的是那群壮汉的体重。

No2. 增大力矩

所谓的力矩，即力和力臂的乘积。可以联想一下初中物理杠杆原理中的 F1·L1=F2·L2.

拔河比赛为什么跟力矩有关系呢？这里需要强调的是，因为人毕竟不是一个质点，作用在人身上的力有很多，并且不是在一条线上的，所以拔河时不是只凭借脚底的摩擦力，还需要考虑重力。

简单来说，拔河输掉比赛的情况可能有两种：

情况1：输的一方人的姿势不变，原封不动的被拉了过来；这种情况主要是输在了最大静摩擦力；

情况2：输的一队被拉得“转动起来”，即身体前倾然后向前扑倒，最后脚底不稳输掉比赛。这种情况主要是输在了重力的力矩上。

如图所示，专业的拔河比赛运动员，拔河时身体后倾的非常夸张。其原因就是为了增大重力的力矩。

具体来说，人后仰时，绳子作用在人身上的力的倾向是让人以脚底为中心向前旋转，即前倾。这时候把人看作一个杠杆，阻碍发生转动的力是人的重力，身体后倾角度越大，重力的力臂L2越大，从而增大了力矩G·L2，同时也减小了绳子拉力的力矩F·L1

只要保证脚底不打滑，绳子想把人拉的前倾绝非易事。因此《鱿鱼游戏》中，大爷队的计策就是“姿势往后躺，把下腹朝天顶，头要向后仰”就是为了增大重力力矩。

最后一起来看一下，《鱿鱼游戏》中惊险刺激的拔河比赛片段。

视频

以下视频来源于

物理王大师

PS: 拔河比赛是人类的比赛，除了以上物理原理，团队配合，士七、信心等心理因素也会影响到比赛结果的。比如这些。

物理王大师

● 文章来源于学而思物理老师王淇磊的个人公众号

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