鞋底的秘密——研究报告

山东荣成市第二实验小学 孙秋月

【问题提出】 

每到下雪天，我们走在路上都是小心翼翼的。因为雪天路滑我们寸步难行。到了学校之后，楼梯、走廊上都是光滑的大理石，上面冻了一层薄薄的薄冰，使我们更是不敢行走，几乎是攀着扶手上楼的。老师、家长们为我们的安全想尽了各种方法，但是都没什么效果。后来我发现当我穿旅游鞋走在雪地上的时候，鞋子一点也不打滑。穿上棉靴走在雪地上的时候脚下就打滑。当我把这个想法告诉大家之后，大家纷纷试验，也发现这个规律。由此，刘建彬又想到在2008年的奥运会前夕，他通过电视了解到不同的运动员穿的鞋子都不尽相同，尤其是鞋底的纹路更是五花八门。难道鞋底的纹路会影响走路或运动吗？带着这个问题，我们研究小组展开了研究活动。 

【调查目的】 

1、通过调查研究鞋底纹路有哪些不同。 

2、调查研究这些不同的纹路产生的摩擦力有什么不同。 

3、通过调查，学会观察、访问、统计、分析等研究方法，形成实事求是、吃苦耐劳的科学精神，培养创新精神与实践能力。 

【研究过程】 

一、鞋底纹路有哪些 

我们四个人分别对自己家所有的鞋子纹路进行了调查发现：原来我们家中的所有的鞋子很少有纹路相同的。即使是同一品牌的鞋子纹路也各不相同。那么全班60多名同学会有纹路相同的鞋子吗？于是我们又对全班同学家中的鞋子展开了调查。经过汇总我们发现这些纹路都非常复杂，难以用语言描述。不过在老师的帮助下，我们把这些纹路大体进行了汇总分为：横条纹、直条纹、斜条纹、V形条纹、圆圈形条纹五种。这些纹路并非单一出现，而是混合出现，给我们的调查带来了很大的困难。 

二、鞋子的材质与用途 

汇总各种纹路后，我们非常好奇，这些不同的鞋子纹路各不相同。比如说皮鞋纹路都比较浅，有的甚至没有纹路。而旅游鞋的纹路则是五花八门。我们都知道运动鞋因为功能不同所以分很多种。我们调查了不同品牌的同一功用的鞋子发现他们的纹路也各不相同。于是我们针对旅游鞋进行了详细的调查研究，终于我们发现鞋底的秘密原来包括：纹路的深浅、纹路的样式以及鞋底的材质 

为此，我们分成两个小组，分别进行纹路的深浅以及鞋底材质的调查研究。结果如下： 

第一组： 

调查纹路深浅 

调查员：刘建彬、尹立 

在调查纹路深浅对摩擦力的影响时，我们在商场里对各种鞋进行了试穿实验，回家后又查阅了相关资料后总结如下： 

由此可以看出：户外鞋的鞋底花纹比较深,摩擦力强,抓地性好,可以适应复杂的地形。这类鞋因其底部有较大的轮胎形花纹，因而防滑性能良好。硬橡胶制成的鞋底，在有碎石或不平坦的路面上能有效地防止崴脚和对脚底的伤害。  

第二组： 

调查鞋底材质： 

调查员：陈盈言、高昕茹 

由此，我们可以看出，不同的运动鞋，根据其不同的用途选材各不相同。这就是为什么各个体育明星都有专门的厂家给他们设计鞋的原因吧！ 

三、纹路样式与摩擦力的关系 

我们都知道两个物体相互接触时就会产生摩擦力。我们之所以能随意进行各种运动就是因为鞋底的摩擦力。那么什么样的纹路能影响摩擦力呢？于是我们进行了如下实验： 

我们先收集各种纹路的鞋底（各种鞋底磨损程度要差不多，鞋底重量要调整到一样，鞋底纹的粗细要相近。）我们用弹簧秤、滑轮、以及砝码作为测量力量的仪器。首先把鞋子放在桌面上，然后将定滑轮固定在桌子的一端，接着用线把弹簧秤和鞋子连接在一起，并在弹簧秤的另一头拴上线绳，然后把线绳绕过定滑轮，另一端悬挂不同重量的砝码。一直到鞋子开始动为止，这样就知道需要多大的拉力才能使鞋子运动。为了保证实验的准确性，我们每组实验一共进行5次，记录如下： 

（鞋子的重量控制在200克） 

由上表可以看出：斜纹鞋底所需的力量最大，直纹和横纹相差不大，圆圈形条纹所需的力量最小。也就说明斜纹的摩擦力最大，圆圈形条纹的摩擦力最小。那么这些不同纹路的鞋就可以用来做那种运动鞋呢？带着这个疑问我们查找了相关的资料后发现： 

从上表中可以看出每天纹路都适合不同的运动，不过在收集鞋底纹路时我们发现所有的鞋子很少有单一的某种纹路，都是各种纹路交叉综合在一起使用。并且纹路平均分布的摩擦力比纹路集中于前端或后端的纹路要好。 

【研究结果】 

经过一系列的调查、实验、总结，我们发现： 

1、鞋底纹路如果太单调，采取横向的比较好。 

2、一般鞋底纹路越复杂，摩擦力就愈大。 

3、接触面积不会影响摩擦力的大小。 

总之，摩擦力的大小跟接触面积没有关系，但是跟纹路的变化以及鞋底接触到的地面材质有关系，所以鞋底纹路的千变万化都是为了使鞋有更好的抓地力。鞋底纹路越复杂，摩擦力越好，也就不容易滑倒。 

【参考文献】 

国际鞋业网 《鞋底止滑性能的研究进展》 

人教社物理《摩擦力》