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我知圈里事■救援专家：是真的，学物理还能救命？这些登山装备和知识要了解

在集上看到有卖绳索和金属扣的 ， 突然想起了我热爱的登山和救援活动 ， 特来跟大家分享一下 ， 高空救援或者是登山中用到的物理学知识 。 有了物理学的加持 ， 可以让你更好地发挥绳索和装备的作用 ， 关键时刻可以救命 。
我知圈里事■救援专家：是真的，学物理还能救命？这些登山装备和知识要了解
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一、动量定理助我们选择不同类型的绳索
不论是登山、高空作业、高空救援、高空逃生等作业过程中 ， 绳索都是必须的装备 。 大家耳熟能详的绳索类型主要有静力绳和动力绳 。
动力绳的特点和性能指标：静拉力为2000kg ， 直径为8~12mm ， 常用的为10mm或10.5mm；延展性为6%~8%；适用于攀登 。
静力绳的特点和性能指标：静拉力为2000kg ， 直径为8~12mm ， 常用的为10mm或10.5mm；延展性为20% ， 适用于无太大冲坠的操作、下降、探洞、救援等 。
我们看到 ， 这两种绳子的主要区别就是延展性（弹性）不同 ， 动力绳的延展性小于静力绳的延展性 。
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在实际的使用中 ， 不论是上升还是下降 ， 静力绳也常常作为副绳（保护绳） ， 用于坠落保护 。 为什么延展性（弹性）更好的静力绳可以作为保护绳呢？
这就要靠动量定理来解释了 。 动量定理的表述为：合外力的冲量等于物体动量的增量 。 用数学公式来表达即：FΔt=mv1-mv2 。
人在下坠过程中 ， 在弹性更好的静力绳的保护下 ， 从坠落到静止下来的时间Δt比较长 ， 这样 ， 人受到的冲击力F就比较小 ， 从而减小冲击力对人体的伤害 ， 起到保护的作用 。
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二、巧用摩擦力助我们轻松控制下降速度
可能很多喜欢户外运动的小伙伴都喜欢崖降、瀑降 。 在这两种运动中 ， 有一种装置是大家非常熟悉的 ， 这就是八字环 。
八字环也被称为逃生器或者是缓降器 ， 一些特殊的八字环（比如牛角八字环）还可以完成空中悬停这样的动作 。
是什么让八字环能够帮助我们用比较小的力量就能轻松控制下降速度呢？这就是因为八字环利用了绳子和八字环之间的滑动摩擦力 。
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在下降的时候 ， 由于摩擦力的合力方向是沿着绳索的不断改变 ， 最后变成向上的拉力 。 绳索沿着八字环表面的摩擦力大小与绳索与八字环之间的压力成正比 ， 即 ， f=μN 。
其中 ， f是绳子与八字环之间的摩擦力 ， μ是绳子与八字环之间的滑动摩擦系数 ， N是绳子对八字环表面的正压力 。 只要我们控制绳索对八字环的压力 ， 就能控制摩擦力的大小 ， 从而让我们控制下降的速度 。
由于让八字环发挥作用的是滑动摩擦力 ， 所以在使用八字环的时候 ， 要注意上面的手不要太靠近八字环 ， 一是防止手套卷入八字环影响绳子在八字环上的滑动；二是防止 ， 由于绳索和八字环之间的摩擦导致八字环温度升高带来的烫伤 。
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三、抓结
其实 ， 在登山等高空作业的过程中 ， 利用摩擦力的安全装置 ， 不仅有八字环 ， 另外一种户外运动中最常用的绳结：抓结 ， 也是利用摩擦力来发挥作用的装置 。
我们来看一个抓结的图 ， 如图5 ， 普鲁士抓结（也称作鸡爪结）抓结可以用于防止突然下坠 ， 也可以用于制作在上升过程中的蹬踏装置 。
当抓结的蹬踏部分受力紧张的时候 ， 抓结就会通过收紧圈套在主索上的绳结 ， 增加绳索之间的摩擦力 ， 来让绳结完成抓紧主索的动作 。


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