好端端的耳机线为什么老是缠在一起?
生活中,想必不少朋友都会遇到线缠在一起的问题,包括小时候玩的花绳,妈妈织毛衣的毛线团等等。当你将本来小心翼翼绕起来的耳机线从裤兜里拿出来的时候,会发现它也会缠在一起,这是为什么呢?
日常生活中常见的绳子打结现象是:从口袋/书包里面取出来的耳机线缠绕在一起了。这个看起来简单的现象背后有很多科学可以细说。由此发展的“扭结理论”是拓扑学中的一个代表研究问题,从其他的角度比如熵最大原理,统计物理理论,计算机模拟等都可以解释这一问题。
在这里,我们用一种比较直观的过程的方法来解释整个线缠绕的过程。如图所示,长的绳子在一个有限的容器内,为了适应环境,必须以一种卷曲的姿态待在容器里,这代表,绳子的一端会与其他部分平行排放,随着容器的晃动,绳子的末端有充分的机会上下翻滚并与其他部分缠绕在一起,从而形成不同的绳结。
明显地,形成绳结必不可少的两个因素是绳的柔性以及外界施加的微扰,具有柔性的绳在外界微扰作用下会形成绳结。考虑到以上绳结形成的原理,可以通过限制容器的大小,外加线膜使线坚硬不易变形,合理的线缠绕保存方式等防止线的缠绕。当然,如何合理绕线也是编织的一门手艺。
形成的绳结是否容易打开,与绳结的具体缠绕方式有很大的关系,怎么对绳结进行分类,怎么逆向解绳,绳结在物理学或生活中有哪些应用,对这些问题感兴趣的筒子可以来物理所学习哦,当然有兴趣自学的同学可以自行搜索扭结理论(Knot theory)或辫群(Braid group)。这里向大家展示一些扭结理论在生活或实验中应用的现象。
头可断,发型不能乱(物理所的女孩子可以每天给自己扎一个美美的发型,物理所的男孩子可以每天给女朋友扎一个美美的辫子,物理所的单身狗可以每天,嗯,被扎无数次)利用辫群对三体问题进行分类。
By Nuor
Q
用盆接水,离水龙头近,接满水更快,还是离得远的快?
by 匿名
A
不考虑溅射的问题的话,时间是一样的。在理想的条件下,考虑一个盆A在水龙头边上,另一个盆B在水龙头底下五米的距离,在0s的时候开始出水(假设初始速度为0m/s),0s时第一滴水以速度0m/s的速度滴落到盆A,同等条件下,第一滴水需要走5m,根据加速(g=10m/s2)的计算,需要走1s到达盆B,此时其速度为10m/s。
假设60s之后,盆A接满了水,拿走,总共用时60s,61s之后,盆B接满了水,拿走,总共用时60s(61s-1s),因此,无论是无论远近,接水时水装满盆的时间是一样的。
但是,考虑到在接热水时水龙头越高,水下降的速度越快,越容易喷溅,以及人需要先放盆再开水龙头的操作,盆离水龙头近一些比较好。
By Nuor