香蕉皮有多滑?為了告訴你答案 他踩了60次香蕉皮

你有踩到香蕉皮滑倒的經歷嗎？不只是香蕉皮，西瓜皮、蘋果皮、「蔥鼻涕」、「白菜屁股」等廚餘垃圾都容易讓人打滑。電影中更是經常出現因為踩到香蕉皮滑倒的場景。



圖丨Pixabay

這些廚餘垃圾為什麼會讓人打滑？香蕉皮、蘋果皮、橘皮到底誰更容易讓人滑倒？這些現象能給人類帶來哪些啟發呢？



危險的「蔥鼻涕」丨日文推特

憑藉香蕉皮拿下「諾貝爾獎」的

「無聊」老大爺

香蕉皮到底有多滑？

還真有科學家正兒八經地做實驗研究過。日本科學家，北里大學醫療衛生學部馬瀏清資教授憑藉測定香蕉皮摩擦係數並揭示其潤滑原理而拿下2014年搞笑諾貝爾物理學獎。

馬瀏教授從事的其實是關節軟骨的潤滑機理和人工關節的研究。和其他人談起自己的研究成果時，有句話他時常掛在嘴邊：「這東西（關節）轉起來跟踩到香蕉皮差不多滑。」有一天，他忽然意識到一件事情，踩到香蕉皮到底有多滑？我這個例子用的到底對不對？

好奇心和求知慾促使他嘗試去尋找與踩香蕉皮有關的摩擦力文獻數據。但根本沒有人正兒八經地研究過踩到香蕉皮到底有多滑這件事情，於是，他決定自己研究。

最開始，馬瀏教授想直接利用斜面來測出香蕉皮的摩擦係數。他把香蕉放到一個斜面上，不斷加大斜面的傾斜角度。最終發現，斜面傾角超過45度，香蕉才能在斜面上滑動，這樣換算之後能得出靜態的香蕉摩擦係數大約為1.2。這一數值遠遠超過了鞋底和平坦地面間的摩擦係數,0.4(摩擦係數值越小，表明越滑)。香蕉皮還能防滑？這一結論顯然有違生活常識，靜態的香蕉皮完全不能體現它的真實光滑程度。



測定香蕉皮在有/無載荷情況下摩擦係數的兩種方法丨參考文獻1

所以，馬瀏教授決定，用實驗室中測量人工關節潤滑程度的專用設備，模擬人踩到香蕉皮的情況，來測香蕉皮的摩擦係數。

測量了60組數據後，馬瀏教授發現，模擬條件下香蕉皮的摩擦係數僅有0.066，這一數值遠遠低於正常情況下腳底和平坦地面間的摩擦，甚至比滑雪、滑冰時腳下的摩擦力還小,香蕉皮確實很滑。

除了香蕉皮，馬瀏教授還測試了多種生物質的摩擦係數，包括蘋果皮和橘子皮，它們的摩擦係數分別是0.1和0.2左右。

從安全工學的角度而言，在摩擦係數低於0.1的表面上，有90%的幾率會發生打滑。也就是說，踩到香蕉皮甚至蘋果皮後腳底打滑的概率都超過了九成。



各種不同生物質表面的摩擦係數丨參考文獻1

香蕉皮為什麼會這麼滑？

這得從香蕉皮的結構說起。通過電子顯微鏡，馬瀏教授觀察到香蕉皮的內側表層存在着很多的泡狀細胞，其中充斥着大量的多糖類生物粘液。當受到擠壓時，存有粘液的小泡會發生破裂，同時釋放出粘液。這些粘液帶來的潤滑效果就是讓你我摔成四腳朝天的罪魁禍首。



香蕉皮中微泡破裂前/後對比丨參考文獻1

生物質潤滑依賴粘液是非常普遍的情況。生物質粘液的成分較為複雜，不過總體上來說，水果的粘液主要由多糖一類大分子溶於細胞液後所形成。多糖較長的碳鏈讓它們在微觀上形成複雜的三維高分子網絡，從而獲得較高的粘度。

也許你會有這樣的疑問，粘度高的流體不容易流動，這不是恰好說明它們內部存在較大的摩擦麼？為什麼粘液還能起到潤滑效果呢？

這是因為在一般的固體接觸摩擦中，實際上並非是整個面積都發生接觸，而僅僅是表面突起的部分間發生摩擦。如果此時在固體表面間引入液體形成液膜，就能儘量減少直接的固體接觸。

而粘液之所以比一般清液潤滑效果好，是因為粘液較高的粘度和內摩擦讓它們在受壓時更難被排除出接觸面，從而擁有更大的潤滑液膜厚度和潤滑面比例。

不過，一旦將這些生物質完全脫水，它們的潤滑效力就會消失。

你可能不知道，你的

關節比香蕉皮滑多了

香蕉皮、蘋果皮等生物質潤滑只是在生活中給我們造成一些小麻煩，但在一些場景中，生物質潤滑卻能造成重大損失。

日本中部山區的一些地方每隔8年都會出現一次馬陸大爆發。因為這種馬陸的生命周期為8年，第8年正好是它們從土壤中鑽出進行交配的時節。馬陸大爆發極為壯觀，一平方米範圍內的馬陸可以達到上百條之巨。馬陸給當地帶來的最大困擾莫過於當它們大量發生於鐵道上的時候。



馬陸，考慮到密集症，就不放馬陸集群圖片了丨wikimedia

當地是山區，鐵軌存在一定的坡度，一旦大量馬陸堆積，列車就會因為碾碎馬陸後產生的粘液而打滑，嚴重時列車車輪在上坡時會完全陷於空轉。

當地的列車不得不在長達兩個月的馬陸繁殖期內中斷運營。這種馬陸也因此而獲得了「火車馬陸」的俗名。

另一個方面，我們能靈活行走其實離不開生物潤滑。人體內最為神奇的潤滑液莫過於關節液了。關節液充滿了整個關節腔，為關節活動提供潤滑。人體關節需要在幾十年間經常承受數百牛頓的壓力，它們之所以可以長期保持良好的運轉狀態，這都是關節液的功勞。在關節液的潤滑下（當然也包括整個關節腔的獨特構造），關節的摩擦係數僅僅是香蕉皮的十分之一左右，比滑冰和滑雪時的摩擦係數還要低上幾倍。

關節液中含有大量的玻尿酸，這也是一種具有潤滑性質的生物大分子。除了多糖和玻尿酸，生物體中還有很多種生物大分子的水溶液，比如蛋白質和核酸同樣可以形成具有潤滑效果的粘液。從這個意義上講，一切生物有機體在某種條件下都會很「滑」。

研究與生物質有關的潤滑現象，與人類的物質生產和身體健康息息相關，不管研究對象看起來多不靠譜，背後的動機卻是認真嚴肅的。

參考文獻：

1.人はなぜバナナの皮で滑るか。

2. 関節の滑りからバナナの滑り、さらに生命科學の広がりへ                                 

3. 科學技術と文化 -バナナの皮が拓いた世界-

4. 生物に學ぶ表面微細構造とトライボロジーの関係

5.ゲルの摩擦と水和潤滑~生物の滑らかな 運動解明へのアプローチ