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问一下物理大咖，用扁担挑东西，是绳子长轻松，还是绳子短轻松

发表时间：2024-08-18 17:20:46 来源：网友投稿

同样的杆子同样的重量，绳子的长度是否容易，关系到人是否能动。

如果一个人静止或匀速直线运动(人无法控制自己的实际行走)，绳子的长度没有影响；但是，如果人正常行走(上、下、来回)，绳长的影响是很重要的。首先要明确一点，人是否感到放松，是肩膀受力的大小。下面的分析也是基于这个力。

1、静态或匀速直线运动(平衡状态)在平衡状态下，极点的力如下。红色的是两端挂着两个篮子的杆子，中间人的肩膀简化为支点。因为处于平衡状态，人体肩部向上的力等于两端两个重物的合力。此时肩部向上的力的大小不会因为绳子的长度而改变。即人静止时肩膀感受到的力是重物的重力，与绳子的长度无关。

2、行走状态上下颠簸人体正常行走时，由于需要跨步，腿分开时肩高较低，腿靠近时较高。从而导致肩膀随着步伐起伏，上下颠簸。如上图上下颠簸时，肩膀上有一个上下方向的加速度，通过杆子把运动传递给两端的重物。当加速度上升时，肩部的应力增加，反之，应力减小。这个力和加速度有关，在理论力学中叫做惯性力，F=-ma。从这个表达式可以看出，和绳子的长度无关。也就是说上下行走时，肩膀上的受力与绳子的长度无关。

3、行走状态前后波动人走路时，很难保持匀速运动。所以肩膀的前进速度总是在变化。变化的幅度当然与人体的控制能力有关。由于向前方向(左右方向相似)的速度变化，肩部位置有向前和向后方向的加速度。这时候两端的重物就会来回摇摆。每个物体来回晃动时的加速度。肩膀上有一个前后方向的加速度a，通过杆子传递到两端。这种加速度会使重物前后摇摆，从而在垂直方向产生额外的加速度a1和a2。这个垂直加速度就是法向加速度，与晃动速度和绳子长度有关。晃动速度由向前方向的加速度决定，与绳子长度无关。这个法向加速度方向是固定的，指向极点的端点，所以重物的惯性力下降，意味着重物变重，肩部受力增大。此时绳子越长，惯性力越大，人的感觉越不放松。这也是为什么摘杆子的时候，人们会抓住绳子，缩短绳子的长度，尽量不让重物晃动。

4、摘要绳子的长度对肩部的应力非常重要。人体行走时难免上下左右抖动，尤其是前后左右。这种震动通过杆传递给绳子，然后传递给重物。产生法向加速度，产生惯性力，使重物更重，作用在人肩上的力也更大。这个惯性力与绳子的长度成正比，所以绳子越长，作用在肩膀上的力就越大。

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