人走路时的摩擦力

我看过很多练习册提到“有人匀速运动”的内容。一开始我并没有注意到它，但是经过仔细的检查，我发现了许多问题。这篇文章从这里开始。

一个人能以恒定的速度前进吗？

我们知道匀速运动的条件是物体不受力的影响或受平衡力的影响。如果一个人能做匀速运动，他必须受到平衡力的影响。为了便于分析，假设一个人正走在一条直线上，垂直方向上的力无疑是一个平衡力。这个人会受到水平方向平衡力的影响吗？恐怕不行。因为，一般来说，当一个人行走时，大部分时间两个脚底与地面交替，并且两个脚底与地面之间的接触时间不长，而在一个接触面上只能产生一个摩擦力，所以大部分时间该人只受到一个水平力，这不能是平衡力。人们不能以恒定的速度前进。

行走时摩擦的方向是什么？

因为人们不能以恒定的速度向前移动，所以人们以可变的速度移动，但是他们如何以可变的速度移动取决于行走时的摩擦力。

当一个人开始站立时，他通常抬起左脚并将右脚向后推抵地面，这相对于地面有向后运动的趋势。结果，人受到地面向前的静摩擦力，这加速了向前的运动。人们总是这样紧张吗？也不是。可以想象，如果人们总是这样紧张，那会不会比汽车和火车更快更快，这当然是不可能的。

一个人需要一定的时间来发出一个神经指令来抬起他的腿，开始肌肉的运动，然后在抬起腿后把腿放在人的前面。如果一个人以低速缓慢移动，则降低的脚相对于地面的移动方向可以是任意的，即它可以相对于地面向前移动，相对于地面向后移动，或者仍然相对于地面移动。然而，一般来说，它总是相对于地面静止或向前移动。如果一个人的速度足够快，例如，以5米/秒的速度奔跑，那么在着陆时，跨步脚必须相对于地面向前移动，因为没有足够的时间让一个人以超过5米/秒的速度离开脚，并且迫使脚在着陆前相对于地面快速地改变到零甚至向后的速度，这超过了人的肌肉运动所产生的加速度。因此，在正常情况下，脚伸到人的前面不会受到地面摩擦或落地时地面摩擦是向后滑动摩擦。

在正常情况下，当一个人的前脚落地后，他或她总是用后脚用力向后推，以获得向前的静摩擦力，而他或她的前脚不会用力向后推。潜意识里，他或她总是将工作和休息结合起来。随着重心向前移动，前脚上的正压力增加，导致脚底和地面之间的最大静摩擦力增加，滑动摩擦力迅速变成向后的静摩擦力。当后脚抬起时，前脚已经在人质的心脏下面，然后它会用力向后推，以获得向前移动的摩擦力。下一步是重复前面的过程。

因此，当人们行走时，他们既不连续加速也不连续减速，而是交替加速和减速。加速使人向前移动，而减速使人有足够的时间为下一步行动做准备，以免摔倒。它还使人们能够将工作和休息结合起来，从而使他们能够长期前进。这里有很多哲学真理。

行走时什么力在做功？

许多人认为，既然人们在地面的摩擦力下行走，并且摩擦力的方向与人们行走的方向完全一致，那么人们能够获得动能的原因当然是因为摩擦力确实对人们起作用。

然而，这是一个明显的错误。我们知道做功需要力和位移，但是当一个人的脚底受到摩擦时，力的表面不会移动，当一个人抬起脚向前移动时，就没有摩擦力，所以一个人获得动能的原因不是摩擦力对一个人起作用。那么是什么力量在作功使人们获得动能呢？我们可以看到，当肌肉收缩时，它们对身体的各个部分施加力，同时，肌腱，肌肉力量的作用点，被转移，引起腿和脚的运动，所以应该是人体的肌肉对人体起作用。这里对应的功能关系是人类自身的生物能量通过肌肉工作转化为人类的机械能。像这样的其他形式的能量可以通过做功转化成它们自己的机械能，而且还有很多很多。例如，当子弹被激发时，大部分化学能被转化为子弹的机械能，这是通过推动子弹在高压热气中做功来实现的。动物的运动就是把它们自己的生物能量转化成它们自己的机械能。如果一个人需要获得比转换自己的生物能量更多的机械能，那么他只能依靠其他形式的能量，而不是转换自己的生物能量，比如乘火车或飞机，比如用雪橇从山顶滑下来。

移动中的人总是在不知不觉中根据不同时间的不同需求，在自己的能力范围内寻求最快移动和最长移动之间的不同平衡。