< Return to Video

Falling physics that Every Climber Needs to know

  • 60:02 - 60:04
    上面写着KN 千牛顿
  • 60:05 - 60:13
    看完这段视频 你会比其他99%的攀岩者有更好的理解
  • 60:13 - 60:16
    KN 到底意味着什么意思
  • 60:17 - 60:20
    以及攀爬冲坠过程中所涉及的力是哪些
  • 60:21 - 60:28
    然后我会解释为什么大距离的坠落比小距离的坠落要柔和得多
  • 60:28 - 60:31
    但首先 让我们看看力是什么
  • 60:31 - 60:33
    我喜欢和我的Instagram粉丝一起互动
  • 60:33 - 60:35
    所以我决定问问他们
  • 60:35 - 60:39
    当他们听到“力”这个词时 他们会想到什么
  • 60:39 - 60:43
    一半的人说这和《星球大战》 有关
  • 60:44 - 60:45
    很好
  • 60:45 - 60:51
    在你觉得我Instagram上一半的粉丝都很聪明之前
  • 60:51 - 60:54
    我不得不说 大多数人根本没有投票
  • 60:55 - 60:56
    所以我想象大家可能是这个状态
  • 60:56 - 60:59
    力指的是什么
  • 61:01 - 61:04
    好的 那些聪明的人说
  • 61:04 - 61:08
    力 是 质量* 加速度
  • 61:08 - 61:10
    这是牛顿第二运动定律
  • 61:10 - 61:12
    这个人提出了这个定律
  • 61:12 - 61:15
    这就是为什么我们用牛顿这个单位来测量力
  • 61:15 - 61:18
    当你思考它的时候
  • 61:18 - 61:19
    想象一下牛顿
  • 61:23 - 61:25
    所以我们用kg 作为质量单位
  • 61:29 - 61:34
    加速度 以m/s²为单位
  • 61:36 - 61:41
    力以n(牛顿)来做单位
  • 61:43 - 61:49
    为了更好地理解这个公式 它就像1牛顿
  • 61:49 - 61:52
    推动一千克的质量
  • 61:53 - 61:59
    使质量的加速度是1m/s²
  • 61:59 - 62:01
    这里有一个锁扣
  • 62:02 - 62:05
    如果我把全身重量都压在上面
  • 62:06 - 62:07
    像这样
  • 62:07 - 62:11
    问题是 现在这个锁扣的力是多少
  • 62:11 - 62:13
    如果我们回头看这个公式
  • 62:13 - 62:16
    我们可以说 m 就是我的质量
  • 62:16 - 62:19
    乘以加速度
  • 62:20 - 62:24
    加速度是多少 我挂在树上 没有运动 没有加速度
  • 62:26 - 62:28
    或者有一个加速度
  • 62:31 - 62:34
    你们可能见过这个实验
  • 62:34 - 62:37
    有一个轻的物体和一个重的物体
  • 62:38 - 62:42
    问题是 如果我同时放开它们
  • 62:42 - 62:45
    哪个会先着地
  • 62:45 - 62:46
    让我们试一试
  • 62:56 - 62:59
    所以是的 它们同时下落到地面
  • 62:59 - 63:02
    因为重力就是这样 它让物体下落
  • 63:03 - 63:08
    以同样的加速度 9.8m/s²
  • 63:16 - 63:18
    所以当我挂在锁链上的时候
  • 63:19 - 63:21
    地心引力把我往下拉
  • 63:21 - 63:24
    但是为了让我不向下移动
  • 63:24 - 63:26
    一定有一个相反的力
  • 63:26 - 63:28
    把我拉上来
  • 63:28 - 63:29
    这里我有一个弹簧
  • 63:30 - 63:33
    当重力将岩石向下拉时
  • 63:33 - 63:36
    弹簧将岩石向上拉
  • 63:36 - 63:40
    这个锁扣实际上就像一个非常非常硬的弹簧
  • 63:40 - 63:41
    它把我拉上来
  • 63:42 - 63:45
    当我挂在锁扣上时
  • 63:45 - 63:47
    锁扣的分子会趋于分散
  • 63:47 - 63:50
    原本分子聚集的力量会产生类似拉的作用
  • 63:50 - 63:54
    这种在低拉力下的扩张你是看不到的
  • 63:55 - 63:56
    但是大的力就可以
  • 64:03 - 64:08
    结果是这个锁扣举起了我的体重
  • 64:09 - 64:13
    以同样的9.8m/s²的加速度
  • 64:13 - 64:16
    也就是大约600N
  • 64:17 - 64:19
    是啊 六百个这样的东西
  • 64:19 - 64:23
    才能拉住我这样的瘦子
  • 64:29 - 64:31
    好了 我们继续
  • 64:31 - 64:37
    这个主锁显示它能承受26kn的重量
  • 64:38 - 64:42
    KN等于一千牛顿
  • 64:42 - 64:47
    所以这意味着它能承载40个我
  • 64:47 - 64:49
    我希望我有一台克隆机器
  • 64:49 - 64:52
    这样我就可以向你们展示这个
  • 64:53 - 64:59
    然后想象一下我能制作多少视频
  • 65:02 - 65:04
    如果你想见我们
  • 65:04 - 65:06
    创建更多像这样的视频
  • 65:06 - 65:09
    点击点赞和关注按钮 它确实有帮助
  • 65:10 - 65:11
    我保证
  • 65:11 - 65:16
    我会把从你们那里得到的每一分钱都花在买克隆机器上
  • 65:19 - 65:25
    好吧 你可以用一个锁扣挂40个我
  • 65:25 - 65:26
    这很厉害
  • 65:27 - 65:30
    虽然有些事情你必须知道
  • 65:30 - 65:34
    首先 这些负荷参数是针对新装备的
  • 65:35 - 65:37
    磨损不包括在这个评级之内
  • 65:38 - 65:39
    这有多糟糕
  • 65:40 - 65:45
    我问了我在油管HowNOTtoHighline频道的朋友Ryan
  • 65:45 - 65:48
    因为他有破坏东西的爱好
  • 65:48 - 65:50
    根据他的测试
  • 65:51 - 65:54
    大多数金属都很耐用
  • 65:54 - 65:56
    而软性材料的东西
  • 65:57 - 65:59
    完全不同
  • 66:00 - 66:03
    [Ryan] BD的 22KN 扁带
  • 66:10 - 66:10
    什么
  • 66:11 - 66:14
    MBS是多少 22kn吗
  • 66:14 - 66:18
    是的 一个性能为22kn的扁带
  • 66:18 - 66:19
    在6kn左右就断了
  • 66:20 - 66:22
    接下来是另一个例子
  • 66:23 - 66:25
    [Ryan] 这是另一个状态很好的扁带
  • 66:25 - 66:27
    没拉扯过
  • 66:28 - 66:29
    [Ryan] 对 没拉扯过
  • 66:31 - 66:32
    我会把我的狗拴在上面
  • 66:39 - 66:40
    我可不会把一条大狗拴在上面
  • 66:44 - 66:48
    让我们看看你能用这个牵住多大的狗
  • 66:49 - 66:50
    哦 一个吉娃娃吗?
  • 66:51 - 66:55
    是的 所以如果你是那种喜欢省钱的人
  • 66:55 - 66:58
    用着很旧的且磨损的扁带
  • 66:59 - 66:59
    祝你好运
  • 66:59 - 67:00
    24kn
  • 67:05 - 67:06
    这并没有延伸太多
  • 67:06 - 67:09
    哦 猜猜猜
  • 67:09 - 67:10
    你猜怎么着?
  • 67:10 - 67:12
    [Ryan] 4kn
  • 67:12 - 67:14
    搞什么鬼 伙计
  • 67:14 - 67:19
    4kn 那这个扁带能承受多少
  • 67:20 - 67:24
    这很简单 只要用4000除以9.8
  • 67:25 - 67:27
    如果你想简单一点 除10代替
  • 67:27 - 67:30
    你得到400公斤
  • 67:30 - 67:33
    这听起来很多
  • 67:35 - 67:35
    好吧
  • 67:36 - 67:41
    所有这些都是我一直在讲的从力到千克的换算
  • 67:42 - 67:46
    都是基于重量是静止的这个事实
  • 67:46 - 67:50
    一旦物体开始下落 一切都会改变
  • 67:54 - 67:57
    你们刚才看到的是DMM的一段视频
  • 67:57 - 68:00
    他们扔下了80公斤的重物
  • 68:00 - 68:03
    破坏了一个全新的Dyneema扁带
  • 68:04 - 68:06
    我的目的不是吓唬你
  • 68:06 - 68:08
    恰恰相反
  • 68:08 - 68:11
    我想让大家意识到 攀岩装备并不是魔法
  • 68:11 - 68:15
    如果你使用错误 它可能会失效
  • 68:17 - 68:18
    事实上
  • 68:18 - 68:20
    你知道岩友在攀爬失败时
  • 68:20 - 68:22
    喜欢说的这个笑话吗?
  • 68:22 - 68:25
    今天的引力有点大
  • 68:25 - 68:27
    事实证明这是真的
  • 68:28 - 68:30
    重力确实每个月都在变化
  • 68:31 - 68:31
    所以
  • 68:31 - 68:36
    如果你是那种喜欢抱怨今天湿度
  • 68:36 - 68:38
    或温度不好的人
  • 68:38 - 68:41
    现在你有权利抱怨今天是糟糕的重力日
  • 68:42 - 68:48
    好了 让我们看看当物体开始下落时会发生什么
  • 68:52 - 68:54
    这是一个10米长度的下落
  • 68:55 - 68:58
    让我们看看这样的下落会给攀登者带来多大的力
  • 68:59 - 69:02
    它的公式和之前的差不多
  • 69:02 - 69:04
    除了需要乘以这个
  • 69:05 - 69:07
    攀爬者下落的距离
  • 69:08 - 69:12
    然后除以攀爬者减速的距离
  • 69:17 - 69:19
    你有没有注意到
  • 69:19 - 69:22
    攀爬者落下时的冲击力相对比较软
  • 69:24 - 69:27
    所以想象一下在高速公路上开车
  • 69:27 - 69:32
    通过轻轻地踩下刹车去停车
  • 69:32 - 69:33
    没有问题对吧
  • 69:34 - 69:36
    现在想象你没有开那么快
  • 69:36 - 69:38
    你在一个城市里 你开得很慢
  • 69:38 - 69:40
    但是你撞上了一座桥
  • 69:41 - 69:44
    感觉不太好 对吧?
  • 69:44 - 69:47
    这是我想让你们记住的第一件事
  • 69:48 - 69:50
    对攀登者的冲击
  • 69:50 - 69:57
    永远是攀登者下落的距离除以下落面距离
  • 69:58 - 70:00
    让我们计算一下
  • 70:00 - 70:03
    下落的距离大约是4个快挂
  • 70:03 - 70:06
    而下降的距离大约是2个半快挂
  • 70:07 - 70:10
    我们得到大约860牛顿
  • 70:10 - 70:14
    或者如果我们用这个标准的80公斤的攀爬者来代替
  • 70:14 - 70:18
    大约是1.3kn
  • 70:19 - 70:20
    这并不多
  • 70:21 - 70:23
    尽管这个公式有一个小问题
  • 70:23 - 70:29
    因为它总是会给你一个值 比实际值略低
  • 70:29 - 70:32
    但是展示更精确地计算
  • 70:32 - 70:36
    这意味着你们中的大多数人可能会离开这个视频
  • 70:37 - 70:38
    但我们不需要这样做
  • 70:38 - 70:42
    因为我们可以依靠现实生活中的实验数据
  • 70:42 - 70:46
    谁为我们提供这些数据
  • 70:46 - 70:47
    大家好 我是Ryan Jenks
  • 70:47 - 70:50
    广告已经足够了
  • 70:50 - 70:51
    在这个视频中
  • 70:51 - 70:55
    他们放了一个设备来测量攀爬者所受的力
  • 70:55 - 70:57
    然后做了一系列的冲坠
  • 71:08 - 71:10
    为了科学
  • 71:14 - 71:16
    1.87kn的力
  • 71:17 - 71:18
    所以在我看来
  • 71:18 - 71:21
    大部分的冲坠都是一个很好的保护案例
  • 71:21 - 71:23
    低于2kn
  • 71:23 - 71:27
    现在我们来看看这两个极端的例子
  • 71:27 - 71:30
    左边的攀登者在挂片上方5米
  • 71:30 - 71:32
    所以会有10米长的冲坠
  • 71:32 - 71:35
    加上绳索的延展性
  • 71:35 - 71:38
    保护者可能有一米的余量
  • 71:38 - 71:42
    然后在快挂之间可能还有一米的余量
  • 71:42 - 71:45
    所以总的来说 我们将看到12米的坠落
  • 71:45 - 71:49
    而右边的攀爬距离挂片只有一米
  • 71:49 - 71:52
    假设保护员非常害怕
  • 71:52 - 71:55
    他要硬生生地接住攀爬者 并没什么缓冲
  • 71:55 - 71:57
    我们看到的是两米高的坠落
  • 71:59 - 72:02
    所以从12米高的地方摔下来
  • 72:02 - 72:03
    还是从2米高的地方摔下来
  • 72:04 - 72:07
    你觉得哪个对攀岩者来说比较软
  • 72:07 - 72:10
    让我们看一下 我们已经知道了会掉下来多少
  • 72:10 - 72:15
    但现在我们需要找出两种情况下的减速距离
  • 72:15 - 72:18
    这主要取决于两个因素
  • 72:18 - 72:21
    首先是保护者的位移
  • 72:21 - 72:23
    一个非常非常大的冲坠
  • 72:23 - 72:26
    保护员大概会飞两米左右
  • 72:27 - 72:28
    在小的冲坠时
  • 72:28 - 72:31
    让我们假设 对于初学者来说有非常常见的错误
  • 72:31 - 72:34
    保护员只是收紧绳子和反应迟钝
  • 72:35 - 72:38
    第二个因素是绳子的伸展性
  • 72:39 - 72:41
    绳子制造商声称
  • 72:41 - 72:44
    如果你把80公斤的质量放在一根动力绳子上
  • 72:44 - 72:47
    像这样静止不动
  • 72:48 - 72:50
    绳子会伸长10%
  • 72:50 - 72:53
    当你先锋状态下冲坠 动态拉伸将会
  • 72:53 - 72:55
    高达30%
  • 72:56 - 72:59
    嗯 高达30%对我们来说不是很有帮助
  • 72:59 - 73:02
    我们需要知道的是绳子
  • 73:03 - 73:07
    从2到4千牛顿的拉力时的变化
  • 73:07 - 73:10
    再一次 我给Ryan发了消息
  • 73:10 - 73:13
    所以我要拉一根动态绳子 看看它拉伸了多少
  • 73:13 - 73:15
    一开始 我们以为会很简单
  • 73:15 - 73:17
    去公园就行
  • 73:17 - 73:19
    用不同的力拉伸绳子
  • 73:19 - 73:21
    测量绳子的伸长
  • 73:22 - 73:25
    好吧 有时候简单是困难的
  • 73:26 - 73:29
    然后你把绳子拉到一定的力 然后把它留在那里
  • 73:30 - 73:32
    力开始落在绳子上
  • 73:32 - 73:34
    绳子就这么断了
  • 73:34 - 73:37
    虽然这很有趣 但对我们来说并不致命
  • 73:37 - 73:40
    他需要做的唯一一件事
  • 73:40 - 73:43
    就是以他所希望的力尽可能快地拉绳子
  • 73:43 - 73:45
    然后测量拉伸程度
  • 73:47 - 73:49
    天啊 那是七米标志
  • 73:50 - 73:53
    6.9米
  • 73:54 - 74:00
    这是4kn情况下动力绳的伸展长度
  • 74:00 - 74:02
    但还有另一个有趣的因素
  • 74:02 - 74:05
    一旦你给绳子施加大的力
  • 74:05 - 74:09
    绳子需要一段时间才能恢复到原来的长度
  • 74:09 - 74:12
    这就是所谓的绳索休息
  • 74:12 - 74:14
    看这些变化真的很酷
  • 74:14 - 74:18
    看到龟龟慢慢被拉回来了吗?
  • 74:20 - 74:22
    超级有趣
  • 74:23 - 74:25
    也许我现在比你更感兴趣
  • 74:26 - 74:29
    他在公园里拉了四个小时的绳子
  • 74:30 - 74:34
    结果是在2到4kn的力作用下
  • 74:34 - 74:38
    绳子拉伸到大约20%
  • 74:38 - 74:41
    很好 我们把它用到计算中
  • 74:42 - 74:46
    在一个大的下落过程中 我们总共有27米的绳子
  • 74:46 - 74:50
    所以这将是5.4米的拉伸
  • 74:50 - 74:53
    在一个小的下落过程中 我们有5米长的绳子
  • 74:53 - 74:55
    那就是1米的拉伸
  • 74:56 - 74:59
    然而 我们的保护员却惊慌失措 奋力挣扎
  • 74:59 - 75:06
    所以他会自己留半米 给攀登者留下半米
  • 75:07 - 75:10
    对于攀岩者来说 长距离的冲坠
  • 75:10 - 75:16
    比小的冲坠要软2.5倍
  • 75:17 - 75:20
    我喜欢有趣的事实 这是另一个
  • 75:20 - 75:22
    想象一下你没有完攀
  • 75:22 - 75:28
    但是那天的湿度 温度 甚至重力都很好
  • 75:29 - 75:31
    你仍然可以责怪月亮
  • 75:31 - 75:33
    [旁白]可以忽略不计 但确实
  • 75:34 - 75:39
    当月亮正对着你时 你的体重会减少一百万分之一
  • 75:39 - 75:43
    所以 如果你想在月亮正对着你的时候完成线路
  • 75:44 - 75:46
    那加油
  • 75:46 - 75:51
    我记得当时我在攀爬一条35米长的路线
  • 75:51 - 75:54
    这是我第一次成功地把所有的动作连接起来
  • 75:54 - 75:55
    到达顶部锚点时
  • 75:56 - 75:59
    当我把绳子拉上来准备放入绳子的时候
  • 75:59 - 76:02
    我的保护员看不清楚我
  • 76:02 - 76:04
    所以他就给了我很大的绳子余量
  • 76:04 - 76:10
    最重要的是 倒数那把挂片在很下面的位置
  • 76:11 - 76:16
    所以当我把绳子往上拉的时候 我失去了平衡 摔了下去
  • 76:16 - 76:19
    墙在我面前飞舞
  • 76:19 - 76:22
    我在想为什么我还在下落 嗯 这很不寻常
  • 76:22 - 76:24
    然后我停下来 抬头看了看
  • 76:24 - 76:27
    我上方大概有五六把快挂
  • 76:27 - 76:30
    大概有十五米的坠落
  • 76:30 - 76:33
    但是下落的过程非常柔软
  • 76:33 - 76:35
    就像坐电梯一样
  • 76:35 - 76:37
    这是这个视频的另一个要点
  • 76:37 - 76:40
    如果攀爬者在很高的位置
  • 76:40 - 76:42
    他有很多绳子来承受坠落
  • 76:42 - 76:45
    只要他不掉到什么东西上
  • 76:46 - 76:49
    无论你如何保护 摔下去的时候会很轻
  • 76:50 - 76:52
    然而 如果高度不那么高
  • 76:52 - 76:55
    他没有那么多的绳子来吸收下落
  • 76:55 - 76:59
    那么一个好的动态缓冲保护是非常重要的
  • 77:00 - 77:03
    你可以问任何一个轻度攀岩者
  • 77:03 - 77:08
    有多少次他们的脚踝因为硬着陆而受伤
  • 77:08 - 77:10
    好了 让我们换个话题
  • 77:10 - 77:12
    我们来谈谈摩擦
  • 77:12 - 77:18
    因为摩擦力越大 对攀登者来说 摔得越重
  • 77:18 - 77:20
    这有一个非常极端的例子
  • 77:20 - 77:23
    你们可以看到这里快挂成Z字形
  • 77:24 - 77:28
    所以当我下落时 会有很大的摩擦力
  • 77:28 - 77:30
    哇 为了科学
  • 77:35 - 77:40
    所以摩擦力很大 靠近攀登者的绳子正常伸展
  • 77:40 - 77:43
    但是保护者附近的绳子
  • 77:43 - 77:44
    不会拉伸太多
  • 77:45 - 77:48
    这就像有是更短的绳子 同时有更重的保护员
  • 77:48 - 77:53
    让护具承受的力只有2.5kn
  • 77:53 - 77:56
    许多力像钟摆一样撞在墙上
  • 77:58 - 78:00
    我们就是这样扭断脚踝的
  • 78:00 - 78:04
    所以合理的增多快挂
  • 78:04 - 78:06
    不仅可以帮助你进快挂和避免这种情况
  • 78:17 - 78:21
    同时也减少了攀爬者承受的冲击力
  • 78:21 - 78:26
    好 我们回到DMM弄断扁带的测试
  • 78:26 - 78:30
    Dyneema扁带是静态的 根本不会拉伸
  • 78:30 - 78:33
    我希望你们现在已经明白这种突然的停止
  • 78:33 - 78:35
    可以产生巨大的力
  • 78:35 - 78:38
    如果没有明白 请别人扇你一巴掌
  • 78:38 - 78:42
    你需要理解的基本就是在脸上的这个停顿
  • 78:42 - 78:44
    所以让我们做一个非常大胆的
  • 78:44 - 78:47
    可能是一个非常不准确的猜测
  • 78:47 - 78:51
    这个扁带会大约延伸到5厘米
  • 78:52 - 78:55
    所以如果我们放下80千克的质量
  • 78:55 - 78:58
    扁带长度120厘米
  • 78:59 - 79:02
    吸收距离只有5厘米
  • 79:02 - 79:06
    我们看到的是19kn
  • 79:07 - 79:12
    如果这都不能把扁带弄断 那肯定会把你弄断
  • 79:13 - 79:15
    如果你还在看
  • 79:15 - 79:19
    这可能意味着你至少应该有点书呆子气
  • 79:19 - 79:21
    这是给你的甜点
  • 79:22 - 79:27
    没有引力 物体不会相互吸引
  • 79:28 - 79:30
    只有空间和时间
  • 79:30 - 79:32
    你觉得自己好像被推入了地下
  • 79:32 - 79:34
    不是因为重力
  • 79:35 - 79:39
    而是因为你脑袋上时间比你脚上的时间变化得更快
  • 79:40 - 79:42
    所以如果你想看到更多类似的内容
  • 79:42 - 79:45
    不要忘记订阅并支持我们的频道
Title:
Falling physics that Every Climber Needs to know
Description:

more » « less
Video Language:
English
Team:
Hard Is Easy
Project:
Belay Masterclass
Duration:
20:00

Chinese, Simplified subtitles

Incomplete

Revisions Compare revisions