关于决定拔河胜负的主要因素的探究

胡筝

【摘要】 本文以分析决定拔河胜负的主要因素为案例，对物理力学知识进行了一些拓展探究。

【关键词】 拔河胜负 主要因素

【中图分类号】 G635.5 【文献标识码】 A 【文章编号】 1992-7711（2017）05-198-01

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我国拔河运动起源于春秋时期，楚、越两国的水军交战，鲁班设计了一种叫“钩强”兵器，用于阻止敌船逃跑：如果敌船逃跑就用钩强钩住，使之靠近己方的船队。后来，在没有战争的情况下，士兵们就在将军的指导下，分成两方，同时拉钩强，用于模拟防止敌船逃跑的情形。最后，为了方便，士兵们用绳子代替了钩强，因此，拔河这一运动就流传了下来。

以前，很多人，包括我在内，都认为拔河时，哪方的力气大，哪方就会赢，但是，学了牛顿第三定律之后，我就产生了疑问。由于力的作用是相互的，忽略绳子本身的重力，你对敌方施加多大力，也就等于敌方对你施加了多大的力。这就与我们所了解的产生了出入，那么决定拔河的胜利的因素是什么呢？

拔河时，画出双方在水平方向上受到力，如下图：

由于F乙→甲=F甲→乙，所以在水平方向只剩下了摩擦力。于是我猜想拔河的胜利与摩擦力的大小有关。为此，我设计了这样的实验：把两辆规格完全相同的玩具汽车，一辆放在玻璃板上（车A），另一辆放在木板上（车B），然后用绳子把两辆车的尾部系起来，调整两车距离，使绳子崩直，然后同时启动，如下图所示：

重复了很多次，除去几次操作不当，其余的全部都是车B把车A拉下玻璃板。由此可以看出，拔河的胜利确实与摩擦力有很大的关系。由f=μFn，显然可以得出穿底面花纹多的鞋子，增大μ，以及选用重力大的选手，增大FN，都可以提高拔河的胜率。

当然，在实际情况中，不可能这么简单，我们拔河时，都会往后仰，此时，我们受到敌方的拉力就不会在水面上了，如下图：

（θ角可近似看作人与地面的夹角）

为了证明身子往后仰时更容易胜利，我找来了两个身体素质接近的人，当一个人与地面有一定的夹角（甲），而另一个则垂直于地面站立（乙），两人同时拉绳子，结果甲每一局都可以胜利，且与地面的夹角越小时，越容易胜利，但是如果θ角太小，甲则滑倒了。对此，我的解释为当甲往后倾斜时，乙拉甲还要克服甲的重力，但甲拉乙则不需要克服乙的重力，所以甲更容易胜利；但当θ角越来越小时，克服的重力就越大，由于mg=Fn+F乙→甲·cos θ F乙→甲-cosθ越大，Fn也就越小，由f=μFn得出f越小，所以甲就滑倒了。

由此不难看出，当θ角在某个范围时，可使拔河最容易胜利。因此，我设计了这样的一个实验：找一根劲度系数较高的弹簧，分别在弹簧的两头系上绳子，并把一根绳子系在一根铁柱上，另一端让人拉，并且不断改变其与地面的夹角θ，由F=kx，通过弹簧的伸长反应出F的大小。多次实验后绘出如下表格

（由于器材有限，只能粗略测试）

这也就说明了，当我们与地面的夹角在35o～60°时，效果比较好，且通过不断比较发现，当与地面的夹角达到了40°时，弹簧伸长够长，且不容易滑倒，则此时赢的几率最大，但基于场地等一系列外在因素，可以适当的调整与地面的夹角。

此時，由于我们都往后倾斜了，使我们受力的方向变成了斜向上，所以此时的队伍按从前到后，由高到矮的顺序排列更容易使力。并且拉的时候要“劲往一处使”，绳子不能摇晃，不然出现了这样两种情况就费力不讨好了，如图：

综合以上所述，我们可以得出结论：

1.穿花纹较多的鞋：增大μ；

2.选体重大的选手：增大FN；

3.人往后仰：与地面夹角在40°左右；

4.队形：从前都往后，由高到矮；

5.绳不能弯：力要在一条直线上。