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[Dr. You]为什么放在口袋里的耳机线很容易缠在一起?  

2008-09-25 02:09:57|  分类: 默认分类 |  标签: |举报 |字号 订阅

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科学松鼠会出品·【我是Dr. You】 

【问】:为什么放在口袋里的耳机线很容易缠在一起? (第一期)

【答】
甲:这个问题可以从结构学角度来解释。耳机线为包裹着热塑弹性材料的金属丝,而且长宽比例极度失调,导致了它极易被弯曲;而且,同时,跟笔记本电源线不一样,耳机线还很容易发生围绕中轴(金属丝)的扭转。这造成耳机线在结构上至少有三个维度(左右弯曲、前后弯曲和围绕中轴的扭转)的不稳定性。

很不幸的是,耳机的前端还必须分叉成两股,以绕上你的脖子。可以粗略认为,耳机线的每一次形状变换,都牵扯一个9维向量(3条耳机线)的变化,十分复杂,它真是乱麻中的乱麻。

众所周知,水往低处流,这是能量最小原理的体现。高处的水池一旦出现缺口,就是一个不稳定状态,必须向稳定状态(低处)转移。同样道理,把耳机线不经整理塞在口袋中后,它随着身体晃动不断地晃,还受到两侧布料的挤压力和摩擦力,在复杂的力学环境下,它必须将自己“推向”某种稳定状态,以克服各种外力的“打扰”。

那么,它如何追求稳定呢?对,就是自身缠绕!这样可以在不改变材料特性的情况下大幅增加结构的稳定性。缠绕越紧密,强度通常就越高。就好像受潮的油条,可能两股的时候还立得起来,吃掉其中一股就不行了。

于是,这个复杂的9维向量耳机线,不断靠近它的终极目标:紧紧缠绕,以确保自身结构稳定。 这样说起来,耳机线的缠绕实在是个科学宿命。但并不是没有解决办法。比如,用更粗更有韧性的线材,以加强自身强度(某些品牌的耳机线材用了尼龙网包覆,防缠绕效果很好);或者用更短的耳机线减少变化总量;或者事先整理好(一定程度上增强了结构强度)才放入口袋;再或者,干脆自己乱缠一通,从概率的角度看,拿出来时也不见得会更乱到哪里去。(小菊)


乙:用流体力学来解释这个问题吧。现实中的流体都是有粘性的,只是粘性大小不同而已(例如,菜油的粘性大于水)。均匀流动的粘性流体在受到外部干扰的时候会产生一定的紊乱,想象一下:一条均匀流动的河水,突然掉进一块大石头,河水就会受到干扰而产生旋涡、波浪等紊乱现象。

好了,想想我们的主角——耳机线:耳机线之间的摩擦碰撞,口袋对它的碰撞和摩擦,以及外界不断的挤压、揉搓、抖动……都构成了流体运动的动力和对其的干扰。 所以,不难理解,即使是理得很顺的耳机线,最后都会变成一堆乱麻。因为再均匀的流体,只要有粘性和干扰的存在,最后都会紊乱,更何况一开始我们的“流体”就不怎么均匀呢。 让人头痛的是,水流紊乱了,最后只要干扰去除,动力还在,自个也就理顺了。可是耳机线不一样啊。有些同学一抓狂,火气上来了直接扯断耳机线,这可不就是理顺了。(ziplb)


丙:人从衣袋里取出耳机线时,通常是很随意地用两指夹取出来,这会让耳机线再次运动,加大打结的几率。最后,当乱团团的耳机线放在眼前时,人们通常会直取端点,向外拉拽,试图破除原有的多圆混沌状态,让弧度消失,殊不知此时耳机线均已多次穿越那些交叠的不规则圆环,强行向外拉拽的后果只能是打结。总之,耳机线的纠缠是复杂力学过程和人类心理共同作用的一个结果。(hitlike)


丁:每副耳机里都住着一个小神仙,当你听音乐的时候,小神仙就会跟着节拍翩翩起舞或者疯狂扭动,这取决于你听音乐的种类。当你休息了,音乐没有了,小神仙觉得很寂寞,就顺着线路来回乱跑,试图找回刚刚的音乐。如果你听的是天鹅湖,小神仙的步伐会慢一点,耳机的线也不会缠太多圈,如果你听的是disco,那就惨了,准备花上两个小时整理耳机线吧。(王丫米)...
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