Tribology

知乎用户 didy 在一则回答中写道：

重力（引力）可以用质量来计算，电荷的引力斥力可以用电量 F = μN 来计算，多么优美而简洁！可摩擦力却不是这样，动摩擦力，这个 μ 就很讨厌了，不同材料竟然不一样，不同的气压、温度、湿度竟然也不一样，简直太丑陋了。

摩擦力就其本质，是分子间的电磁力，但是这个电磁力在微观上究竟是怎么作用的，很难写出计算模型来。所以我们所用得摩擦系数，其实就是一个通过实验测出来的数值，甚至这个关系，也是一个实验结论。比如当 N 足够大或者足够小，或者摩擦双方的相对速度足够大时，这个关系是否还成立，其实是不一定的。

在做钢管舞高空技巧过程中，皮肤与钢管接触需要有足够的摩擦力，否则很容易出现滑下来的情况。但是如何增加摩擦力很 tricky。

一种是「变湿」。训练开始时，一般先往身体上抹「甘油」。甘油是一种润肤啫喱，特别是在北方冬天皮肤比较干的情况下，给小腿前侧、大腿内侧、手肘肘窝、膝盖窝几个地方涂抹，可增加湿润度以提升黏着感，使需要贴管、挂管的几个位置不会由于太过干爽而打滑。但练习当天，往身体上涂润肤乳是不行的；前一天晚上涂则可以，第二天吸收后与甘油作用相同。但若当天涂抹，润肤乳停留在肌肤表层，会在上管的时候更滑。另外就是「先湿再干」，手心实在滑，通常会用肥皂水洗一遍再把手擦干；管太滑（哪怕看起来都一样光滑的钢管，我们却一上手就能分辨出来这根太滑、那根不滑），就拿酒精喷雾喷一遍钢管再擦干，或用毛巾喷上酒精喷雾擦一遍钢管。

另一种是「变干」。特别是在手掌这个位置，因为手心容易出汗打滑（护手霜更加是在练习当天禁止的），需要一些辅助道具来增加干燥度。常见的用品有两种：「镁粉」，也就是电视上体操比赛里常见运动员手上涂的白花花的那种粉。另一种则是「干手液」，或者叫「防滑液」，即 liquid chalk，在手心薄薄涂抹一层后会迅速风干，形成一层很干爽的膜和一点点白粉痕迹。两者原理一样，后者更易携带、不容易弄脏教室，也有避免粉尘吸入肺中的心理安慰，被视为是较前者更高级的选择。手不断出汗，会和粉状物中和、结块，所以要不断补涂。在练习过程中结块、发潮的白粉难免会黏留钢管上。曾在 instagram 上看到一位舞者，家里的管上已经斑斑驳驳一层白霜，她解释说自己喜欢更 chalky 的管，并非没擦干净（现在谁都得额外做一些解释来防杠）。在专业比赛里，类似的粉状物用量更加夸张，钢管比赛里的管大多已经被防滑粉包一层浆，光是看着就很有安全感。这样一来，不仅是干湿度层面的辅助，还有粗糙程度上的摩擦力加成。

还有一种特殊用品，是「防滑蜡」。曾经用过便宜的蜡，几乎没有效果，用下来只有比一杯酸奶还小就要 160 元的澳洲「紫色加强型」才真的好用。它并非调节干湿度，而是直接增加「涩度」。可以涂抹在身体部位（但不能直接涂于掌心），或者涂在管上。产品包装上有非常诱人的描述，而且也确实如此：Extra Strength； Pole Fitness Grip；TOTAL ABSOLUTE CONTROL。涂了蜡，身体在和钢管接触时会因为摩擦力太大而发出干涩的绞力声——一种吱吱扭扭的响声——这同样是安全感的证明。甚至有的时候因为膝窝涂了蜡，在管上挂得太牢，该移动的时候却移动不了。

和防滑蜡类似的，是改变管体的材质——硅胶管，也就是在一些视频里看到的芭比粉的那种（也有少数黑色）。硅胶起到的作用和蜡相似，它自身材质就具备产生高摩擦力的特性。在硅胶管上，甚至可以穿着正常衣裤做动作也不会掉下来。之前出现过这样的情况：在做同样一个力量练习时，如双手抓紧、吊在管上 30 秒，做三组，老师会分配基础稍差的学员到硅胶管上，因为更大的摩擦力会帮人更容易停留在管上。摩擦力大也是双刃剑。我的小腿上和脚背上留着几周前的伤疤，就是因为用了硅胶管，做动作转换时，隔着瑜伽裤和袜子把皮肤磨破了。钢管至少不会磨破，只会由于变形力过大留下淤青——现在我的左脚脚背是淤青、右脚脚背是磨破的伤疤，从物理学角度来看，正代表着两种材质造成的两种力的对称痕迹。

Grip，握力，也就是出现在紫色加强型瓶身上的那个词，直到昨天才又重新审视了它。昨天练习时，因为选了不同以往的时间段，是另外一位老师教课（背景补充：不同的老师对钢管练习的指导理念可能大相径庭）。她指着我放在地板上准备随时涂用的干手液和防滑蜡说：“这是作弊。” 的确，我自己有个 cheating trick，某次偶然发现之后就停不下来——在腰的侧面涂一点点蜡，这样在平地翻管的时候可以用腰卡住管，加入多一个支点支撑，借力翻管，这样就不用全部靠手臂、核心的力量。这样做的结果是，我到现在也做不好 inversion。

“靠这些玩意你不会真正进步的。”——她说。

照她的说法，手心之所以会出汗，是因为做动作时力气不够，导致过于用力才会出汗。什么时候做动作手心不出汗了，握力才提升了。也就是说，自己本身没力气，靠防滑用品增加摩擦力来提升握力，那个握力其实是假的，不是来自于自己身体的。

为此，我找到了一个甚为神奇的网站——摩擦学学报。学报上有一篇论文，题为《人手指腹与光滑物体间的静摩擦力与湿度和抓持力的关系》。论文的部分内容如下：

由于指腹皮肤表面存在纹理特征，实际真实接触面积Ar不同于表观接触面积A，干燥条件下真实接触面积Ar只有表观接触面积A的30%。 因此，干燥条件下，黏着力Fadh相对较小，静摩擦力主要来自于变形力Fdef。潮湿条件下，指纹脊上沟壑被填满，界面水合作用使真实接触面积Ar增大，τAr增大，黏着力 Fadh增大，而变形力Fdef不变，所以潮湿条件下最大静摩擦系数增加。这一分析能够解释图3-4中潮湿比干燥条件下最大静摩擦系数大的原因。不管是干燥还是潮湿条件，随着法向力，即抓持力的增加，真实接触面积Ar也将增加，其极限值为表观接触面积A。湿润条件下，大量水分浸润在接触面，受其影响皮肤与物体表面实际接触面积减少，此时黏着力较小，接触面极易产生滑动，造成抓取过程短时性打滑和纵向加速度波动。这解释了图3-4湿润比潮湿条件下最大静摩擦系数小的原因，而且解释了图3中个体试验结果显示湿润数据波动最大，而潮湿数据稳定性最好的现象。

最大静摩擦系数依存于抓持力，随抓持力的增加先呈负幂函数变化，然后稳定为一定值；湿度会影响指腹与被抓持物体之间的黏着力，从而影响抓持的最大静摩擦力；潮湿时黏着力最大，抓取表面光滑物体最省力且不易打滑；湿度对最大静摩擦系数的影响是非线性的，最大静摩擦系数随湿度的增加而增加，到达峰值后逐渐减小。

（注：干燥，指手的湿度在36%-45%；潮湿，55%-64%；湿润，74%-83%。）

如果套用到实际的练习中，或许这位老师所说真的有道理。在新老师的课上，因为不好在她眼皮底下涂粉，我只能一遍遍擦管、洗手、擦管、洗手、擦手、擦管，感受到了和平时完全不同的摩擦系数。毕竟，如果对论文我没理解错的话，手完全干燥，钢管完全光滑，摩擦系数是一个值；而洗手后又擦干、酒精擦管后的状态下，黏着力增加，且真实接触面积增加，静摩擦系数会比刚才上升，也就是我在这次练习中感受到的其实握得很紧的感觉（但达到这种有一点点湿又比较干的状态，准备功夫属实过多）。若管上有局部的不光滑材质、颗粒等，其实是加入另一个摩擦系数的变量，会不会减少了我的法向力（again，如果我没理解错）？那么我所付出的握力也就更小，对自己力量的练习也就是偷工减料的结果。

以上是本次钢管练习中的摩擦学（tribology）思考，或许下次是关于离心力和向心力。