登山杖背后的科学原理

发布时间:2016-11-21 9:58:02   点击数:
登山杖背后的科学原理 登山杖是如此的普通,以至于很多人认为它就是拐棍。可其实不然,登山杖构造是利用了许多物理原理的。

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摩擦原理

内锁型(twistlock)和外锁型(flicklock或者fliplock)登山杖都是利用了摩擦的原理。当锁紧锁扣时,锁扣和杖杆的内壁紧密贴合,二者间产生很大的压力并引起摩擦力,以此来支撑身体。拧得越紧,摩擦力越大,但是拧开越困难。

关于锁扣无法锁紧的调节方法:内锁:

通常由于锁扣内部有水导致,将登山杖锁扣松开,将杖杆抽出来,甩出上节杆内部的水并擦干下节杆,然后重新插入。如果锁扣损坏,那就赶紧买根新的吧。

外锁:

锁扣上有螺丝,适度拧紧螺丝。如果螺丝拧得过紧,则无法扣紧锁扣。强行扣住的话,则会引起锁扣明显变形甚至折断。

内锁VS外锁

提示:扣紧(拧紧)锁扣后,两只手握住一根登山杖,将上半身的重量放于登山杖上,如果杖杆不收缩,则说明登山杖已经锁紧。若杖杆回缩,则要拧紧一点,确保锁扣牢固又不至于过紧。

延伸:

我们常常听到一句话:“不要用登山杖拉人,除非他是你的仇人!”,却不明其背后的原因。其实,这和滑动摩擦力有一定的关系。登山杖锁扣的和杖杆内部之间的摩擦力有限,很有可能无法承受整个人体的重量。此外,登山杖的锁扣结构、拉人时登山杖的受力状态、登山杖的质量都会影响到登山杖所能承受的拉力。

薄壁结构理论

登山杖的杖杆是空心的,其实不仅仅是为了减轻重量。登山杖受力后,会出现微小的弯曲,此时杖杆的外侧是主要的受力区域,内部反而不起多少作用。因此做成空心的不仅对结构的强度影响不大,还可以大大减轻重量。

提示:由于登山杖的杆壁极薄,杖杆受到局部的压力时,很容易变形。所以要保护好登山杖,不可踩踏杖杆,并防止其他物体挤压杖杆。徒步过程中,如果杖杆插入土中或岩石缝隙中时,一定要垂直拔出。可以小幅度晃动,但是绝对不可剧烈晃动,否则很容易导致杖杆变形或者是折断。

延伸:

铝合金杖杆变形后可以矫正,矫正完成后一定要用放大镜仔细观察,看表面是否存在裂纹。如果没有,可以继续使用,但是不建议在高强度的路线中使用。因为将变形金属再矫正回原来的形状后,都会导致材料内部应力的变化。在使用过程中,矫正位置的受力后很容易发生应力集中并产生细微的裂纹,不知何时就会断裂。

压杆稳定理论

对于细长的杆子,当其承受确定的压力时,它的长度不能超过某个定值的,否则就会发生过大的弯曲并且损坏。登山杖就是典型的细长压杆,所以当杖杆抽出来足够长时,会看到“Stop”的提示,每一节杖杆的长度绝对不要超过此位置,且调整登山杖时,要保证每一节的长度相同。

预应力结构的原理

(仅应用于Z)Z杖内部有一根钢丝绳或者是粗橡胶绳,当将登山杖各节杖杆拼合并固定好卡扣后,内索就会拉紧,从而使各节杖杆紧扣在一起,使得看似松散的登山杖能够承受身体的重量。

钢丝绳和橡胶绳Z杖

Z杖卡扣

使用登山仗的注意事项

第一:在内锁和外锁型登山杖间,最好选用外锁型的。因为外锁型的登山杖更加的可靠且便于使用。在寒冷环境中很容易因为手指无力导致内锁型登山杖无法解锁。在下雨时,也会因为登山杖湿滑,而产生同样的问题。而外锁型登山杖则无此类问题。

第二:不用登山杖时,将锁扣松开。因为锁扣的材料长期受力的话,会产生松弛的现象,尽管我们看不出来。就像弹簧,一直拉伸或者压紧,弹性必定会受到影响。

第三:将泥托拧到登山杖上或是随包携带。这样一旦遇到松软的地面或者积雪,就可以防止登山杖插入过深,避免杖杆意外破坏或者是因杖杆从锁扣中脱出来而丢失。

第四:在徒步过程中,需要不定时的检查登山杖锁扣的锁紧程度。如果锁扣松动则要及时紧固,避免发生意外事故。

船底顶伤心大草坡

山西大宝是一名来自太行山西头的野驴,船底顶和大东山的常客,曾11天完成狼塔C+V重装穿越,6天念青唐古拉山重装徒步穿越(娘蒲乡到崩噶村段)

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