实验揭示拔河比赛胜败的奥秘

华庆富

拔河比赛可谓是体育运动中最受欢迎的项目之一，它是一项群体合作项目，每一个队员都要全力以赴才能最终获胜。只要是比赛，就会有输有赢。拔河比赛为什么输？输的一方力气小呗！这是一般人认输时常常说的一句话。其实不然！输掉拔河比赛的原因至少有4个方面：

1.脚与地面的摩擦力小

如图1所示，拔河比赛时，A通过绳子对B施加一个拉力FAB，同时B也通过绳子对A施加一个拉力FBA，因为是同一根绳子，所以FAB= FBA。对于A而言，水平方向上他还受到地面施加给鞋底的静摩擦力fA；对于B而言，水平方向上他还受到地面施加给鞋底的静摩擦力fB，如果此时FBA>fA的最大值，FAB≤fB的最大值，则A队员被B队员拉过来；反之，则B队员被A拉过去。我们可以通过一个小实验验证一下这个原因：

如图2所示，取出两个相同的实验小车A、B，相对放在一块水平放置的长木板上，再将两个完全相同的条形磁体的异名两极相对，分别放在小车上，松手后我们看到，A、B两辆小车因为两个异名磁极相互吸引力分别大于地面给小车的摩擦力而相互靠近。如图3所示，在B小车所在的半边木板上铺上一块毛巾，重复上述实验，松手后我们看到，木板上的A小車向着毛巾上的B小车运动过来，而毛巾上的B小车纹丝不动，此时A、B两小车之间的相互吸引力并没有发生改变，A小车受到木板面的摩擦力也没有改变，只是B小车受到的摩擦力增大，等于A小车对它的吸引力，所以A小车向B小车运动，而B小车却没有运动，此时的A小车就相当于拔河比赛中输的一方，B小车就是拔河比赛中旗开得胜的一方。

至于为什么A、B两队所受到的地面的摩擦力大小有差别呢？从决定滑动摩擦力大小的因素考虑，可能是因为输的一方鞋底、地面比对方光滑，也可能是因为输的一方队员对地面的总压力小于对方。

2.手与绳子摩擦力小

如图4所示， 拔河比赛时，A对B手中的绳子施加一个拉力FAB，同时B的手也对手中绳子施加一个静摩擦力fB，而B也对A手中的绳子施加一个拉力FBA，同时A的手也对手中的绳子施加一个静摩擦力fA。因为是同一根绳子，所以FAB= FBA。如果此时FAB>fB的最大值，FBA≤fB的最大值，则A队员将B队员手中的绳子拉过来；反之，则B队员将A队员手中的绳子拉过去。因为绳子中心上的系好标志物被拉到了另外队员的一方，所以判该队队员获胜。显然，获胜是因为输的一方手对绳子的摩擦力小于对方导致的。我们也可以通过一个小实验验证一下这个原因：

如图5、6所示，伸出双手，从两边握住一支铅笔的两端向两边拉，因为是同一个人的两只手，所以很难将铅笔从另一只手中拉出来；若将铅笔右端涂上少许色拉油，再次用双手握住铅笔的两端，稍一用力向两边拉去，右端铅笔立刻滑落出来！

3.重心太高

如图7所示，拔河时我们可以把人看作是一个杠杆，如果人向后倾斜，重心将会降低，此时作为阻力的重力G不变，但是重力的力臂LG将会变长为L′G，即阻力臂LG变长为L′G，而作为动力的拉力 F也不变，但是拉力力臂LF变短为L′F，即动力臂LF变短L′F。因为动力×动力臂=阻力×阻力臂，即G×LG=F×LF，因为G、F不变，而LG变大为L′G，LF变小为L′F，所以G×L′G>F×L′F，因此人体向后倾斜，不容易被对方拉过去，容易获胜。

我们还是用实验来验证这个道理：

如8、9甲所示，在一个杯子里装满大米并压紧，将一支铅笔竖直插入大米中再次压紧，用细线将弹簧测力计的钩子固定在铅笔的中间，测量拉翻杯子所用的力F1；如图9所示，将这个杯子里的大米重新压紧，将铅笔倾斜着插入大米，保持插入大米中的铅笔长度不变，再次测量拉翻杯子所用的力F2。很明显，F1

4.拉力不在一条直线

因为拔河比赛是一项集体运动，十几个人甚至更多的人在一边拉一根绳子，每一个人的作用力要与绳子在一条直线上，根据同一条直线上力的合成规则，合力为每一个人出的拉力相加，这样他们的合力才会获得最大值；如果每个人的力各自为政，并不与绳子在一条直线上，最后落到绳子方向上的力都小于各自所出的力，因此最后沿着绳子方向的合力将大大减小。

对此，我们当然还可以用实验验证：

如图10所示，A弹簧测力计用2N的拉力沿着竖值向下的方向直接拉着C弹簧测力计的秤钩，B弹簧测力计通过一根绳子用3N的拉力沿着竖值向下的方向拉着C弹簧测力计的秤钩，C弹簧测力计显示的是A、B两个弹簧测力计所出的拉力的合力，等于5N；在图11中，A弹簧测力计用2N的拉力沿着斜向下的方向直接拉着C弹簧测力计的秤钩，B弹簧测力计用3N的拉力沿着斜向下的方向直接拉着C弹簧测力计的秤钩，C弹簧测力计显示的是A、B两个弹簧测力计所出的拉力的合力，小于5N。

说到这里，你该明白拔河比赛胜败的奥秘了吧？下次再遇到拔河比赛，别忘了和你的伙伴们悄悄地耳语几句哦！