飞檐走壁的力学秘诀

在一个陡峭的深坑里，那人沿着倾斜的内壁从坑底跑，有能力飞檐走墙！然而，就在他即将跑出隧道的时候，那人停止了跑步，希望用手抓住隧道的边缘。这时，墙就像失去了摩擦，沿着墙滑了下来。[视频请前往“返朴”观看]

为什么你可以站在墙上，一停就滑下来？从结果来看，一旦停止，跑步可以增加摩擦，一旦停止，就会缺乏摩擦。

考虑斜面上的摩擦，如图1所示。倾角为。θ斜面上放置重为mg的物块。以物块为研究对象，进行应力分析(视为质点)，物块共受三力作用:1重力mg；2斜面支撑力N;3斜面摩擦力f。

图1斜面上物块的应力分析

视觉视频中的斜面倾角约为60o，超过临界倾角，人们无法静止地站在隧道内壁上。如果你想依靠自己“走出”隧道，你必须增加摩擦。

从公式（2）可以看出，摩擦有两个因素，一个是摩擦系数，另一个是正压。摩擦系数由材料决定。由于男鞋和墙壁的材料已经确定，摩擦系数只能通过改变正压力来增加摩擦。

当男子沿着坑道奔跑时，如图2所示(a)如此所示，其运动可视为绕轴旋转。当人们做旋转运动时，他们必须有足够的向心力（改变运动方向），这里的向心力只能由墙壁提供。根据作用力和反作用力，当墙壁为人们提供向心力时，坑内壁的正压力也会相应增加，这是与静态状态相比增加的正压力。

图2男子沿内壁奔跑示意图及应力分析图

以人为研究对象，利用达朗贝尔原理，画出人在奔跑时的应力特征，如图2所示(b)如图所示。在这里，摩擦力f和支撑力n作用于人与斜面的接触点o，重力可以等效作用于人的重心，重心设置在人高的三分之二。图中的分布力是人在跑步时产生离心力的关键(虚拟力是由向心力等效得到的)。

因为人的身体有一定的倾角，所以从头到脚的旋转半径并不是很多。为了便于描述，我们设置的人的质量沿着身高平均分布，高度方向的平均密度为ρ=m/h，假设头顶的旋转半径为r1，脚的旋转半径为r2，离心力满足梯形分布，如图所示。

跑出隧道的力学秘诀是利用离心力增加墙壁的摩擦力，直到你成功地跑出隧道，不要停下来。[视频请前往“返回朴素”观看]