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它抓得住我 ~鞋底紋路與地面摩擦力之探討 摘要 利用發泡塑膠EVA,切割出不同形狀和寬度的紋路,代替鞋底，探討紋路與地面間最大靜摩擦力（以下簡稱摩擦力）的關係;當EVA塑膠墊上面所加的砝碼重量在1～8公斤重時，摩擦力和下壓重量，大致成正比關係，且各種不同紋路之摩擦力相差不大，但在砝碼重量超過8公斤重時，摩擦力增大很多；此時EVA塑膠墊底部有較明顯的變形。另外如果塑膠墊紋路越複雜（三角形及橫直交錯紋路）或寬度越小時，摩擦力也越大，所以我們認為越細越複雜的鞋底紋路，摩擦力越大，而且在下壓重量越大時更加明顯。 研究動機 我們知道平常穿的鞋子的鞋底，有不同的紋路，其主要目的是增加鞋底和地面之間的摩擦力，但是各家公司設計的紋路都不相同，到底這些紋路形狀和摩擦力之間有什麼樣的關係呢？什麼樣的紋路是最佳設計呢？這是我們所要探討的主題﹗ 研究目的 一、塑膠墊和地面之間的最大靜摩擦力(以下簡稱摩擦力)和下壓的重量（正向力）是否成正比？ 二、有紋路的塑膠墊和地面之間的摩擦力是否比沒有紋路的還大？ 三、塑膠墊表面製造哪些形狀的紋路可以產生較大的摩擦力？ 四、塑膠墊表面的紋路寬度是否影響摩擦力？ 參、 研究設備及器材 EVA發泡塑膠地墊厚度1公分、美工刀、直尺、圓規、彈簧秤1公斤重數支、砝碼1公斤重數個、棉線。 肆、研究過程或方法 一、切割塑膠墊 1、用美工刀將塑膠墊切成10公分×10公分之正方形。 2、將塑膠墊表面切割出1公分寬之不同形狀紋路，紋路間隔0.5公分共六種： 平面（2）直條紋（3）橫條紋（4）波浪紋（5）橫直交錯條紋（6）三角形條紋（如圖一） 圖一、各種不同紋路之塑膠墊 3、將塑膠墊表面切割出不同寬度之不同形狀紋路，紋路間隔0.5公分：（如圖二） 圖二、各種不同寬度紋路之塑膠墊 二、實驗：測量各塑膠墊和磨石子地面之間的摩擦力。 1、將塑膠墊水平放在磨石子之乾淨地面上，以棉線綁住彈簧秤和塑膠墊，拉動塑膠墊記錄彈簧秤最大讀數，重複三次求平均值。 依序增加放在塑膠墊上之砝碼每次增加一公斤的重量，重複步驟1。（圖三） 改變不同紋路之塑膠墊重複步驟1、2。 圖三、實驗操作圖 伍、研究結果 表一：條紋寬度相同時，各種形狀紋路的塑膠墊和地面之摩擦力 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 7.0 8.0 9.0 10.0 (kgw) 平面 580 1121 1743 2295 2787 3289 3812 4395 5036 5973 直條 600 1154 1844 2284 2956 3362 3919 4407 5421 6398 橫條 606 1117 1764 2412 3130 3658 3898 4426 5385 6421 波浪 607 1233 1926 2563 3318 3610 4196 4883 5816 6741 橫直交錯 625 1257 1917 2588 3279 3887 4435 4992 5980 6918 三角形 613 1255 1837 2534 3129 3810 4396 4895 5960 6825 摩 擦 力 ︵ gw ︶ 砝 碼 重 (kgw) 圖四、不同形狀紋路的塑膠墊和地面之間摩擦力關係圖 表二、條紋寬度不同時，直條紋塑膠墊和地面之摩擦力 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 7.0 8.0 9.0 10.0 (kgw) 1.0 cm 600 1154 1844 2284 2956 3362 3919 4407 5421 6398 0.7 cm 583 1235 1841 2309 3002 3423 3806 4583 5356 6463 0.4 cm 621 1236 1980 2456 3398 3975 4234 4611 5912 6935 摩 擦 力 ︵ gw ︶ 砝 碼 重 (kgw) 圖五、不同寬度直條紋路的塑膠墊和地面之間摩擦力關係圖 表三、條紋寬度不同時，橫條紋塑膠