一根扁擔(dān)，兩條麻繩，三點(diǎn)力學(xué)，四方無阻，挑山工在勞動(dòng)中展現(xiàn)了驚人的力學(xué)智慧。而作為挑山工最重要的搬運(yùn)工具，扁擔(dān)中暗藏著怎樣的科學(xué)原理呢？

挑山工在挑物的時(shí)候，不僅僅是在追求平衡的技巧，還有力學(xué)減負(fù)方面的考量。當(dāng)兩邊貨物重量一致時(shí)，根據(jù)杠桿的平衡原理，扁擔(dān)的支點(diǎn)即扁擔(dān)與肩膀的接觸點(diǎn)在扁擔(dān)的中心位置，此時(shí)的扁擔(dān)屬于等臂杠桿。

挑扁擔(dān)的時(shí)候人為什么會(huì)感到省力？

在挑扁擔(dān)時(shí)，扁擔(dān)改變了傳力路徑，使人體主要的受力點(diǎn)集中在脊柱和腿兩個(gè)部位，其他部位均處于非受力的狀態(tài)。同時(shí)，扁擔(dān)的使用也改善了人體腰部的受力狀態(tài)，扁擔(dān)兩端貨物重量的對(duì)稱性使腰部基本不受彎矩，減輕了腰部負(fù)擔(dān)。另外，從扁擔(dān)的彈簧-質(zhì)量系統(tǒng)受迫振動(dòng)的力學(xué)模型上來說，人體在挑擔(dān)過程中受周期性的動(dòng)載荷。而動(dòng)載荷更適合人體結(jié)構(gòu)受力，因此從主觀上人會(huì)感覺“省力”。

扁擔(dān)之所以做成“扁”的也是有科學(xué)原因的。

壓強(qiáng)是壓力和受力面積的比值，即相同壓力下，受力面積越大則壓強(qiáng)越小。在扁擔(dān)兩端貨物的彈性運(yùn)動(dòng)過程中，存在一定的動(dòng)量。當(dāng)貨物移動(dòng)至最低點(diǎn)時(shí)，扁擔(dān)受到張應(yīng)力最大，扁擔(dān)和肩膀的接觸面積也最大。因此，這種扁型設(shè)計(jì)能夠幫助減少壓強(qiáng)，減輕使用者的負(fù)擔(dān)。

挑山工在挑物的時(shí)候，會(huì)采用“之”字型走法，這也是挑山工主觀省力的另一個(gè)技巧。“之”字型走法雖然延長(zhǎng)了路程，但是減小了攀登時(shí)行徑的坡度角，這樣既能夠幫助挑山工保持身體的平衡，又能夠減小單位時(shí)間內(nèi)垂直方向上做的有用功，減小了腿部的負(fù)荷。

看似簡(jiǎn)單的扁擔(dān)，卻有著不簡(jiǎn)單的內(nèi)涵。以科學(xué)的眼光看清其中的道理，才能夠更好地掌握使用技巧。

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扁擔(dān)中的力學(xué)

圖文簡(jiǎn)介

一根扁擔(dān)，兩條麻繩，三點(diǎn)力學(xué)，四方無阻，挑山工在勞動(dòng)中展現(xiàn)了驚人的力學(xué)智慧。而作為挑山工最重要的搬運(yùn)工具，扁擔(dān)中暗藏著怎樣的科學(xué)原理呢？