雪地摔跤后，我開始跟“高雅人士”學走路

北京的初雪悄然降臨，朋友圈瞬間被雪景刷屏。

小編也興致勃勃出門賞雪，卻沒想到在物理所門口積雪的路面上演了一場“優雅”的摔跤。

站起身時我突然想到：這個跤我難道就真的非摔不可嗎？那些在雪地上穩步前行的“高雅人士”，究竟掌握了什么秘訣？

人是怎樣滑倒的

在看人類是怎樣失控滑倒之前，我們先看看人是怎樣走路的。這時可能就有小可愛提意見了：長這么大，走路誰不會啊？別著急，讓我們猜測一下，看完這段走路的過程，你試著走走，看看還利索不？

人走路是一個復雜的運動過程，假設從站立開始向右走，先邁右腳時，總是把重心先移到左腳上，再提起右腳，同時使身體前傾，重心前移，這時重力對左腳產生一個力矩，使人以左腳為支點向前跌倒，重心下移，動能增加，直到右腳落地。

人體行走過程示意圖[1]

在這個過程中，左腳有向后滑動的趨勢，所以受到向前的摩擦力。右腳著地前具有向前的速度，落地后靜止，有向前滑動的趨勢，所以受到向后的摩擦力。

右腳著地靜止后，由于人的重心還有速度，身體會繼續向前移動，當人的重心剛好在支撐點，正上方時，人體只受重力和支撐力作用。由于慣性，人體重心越過最高點后繼續前移，由于重心的向下向前移動，使人以右腳為支點向前跌倒，直到左腳落地。

同理，在這個過程中右腳則受到向前的靜摩擦力，左腳落地受到向后的摩擦力。人體的行走過程就是這樣一個左右腳交替著地、離地的過程。

步態周期[2]

從人走路的過程可以看出，人體滑倒的本質是行走過程中摩擦力不足導致的失衡，其核心機制可歸納為“摩擦系數供需失衡”。

研究表明，行走時腳部與地面的摩擦系數呈現雙峰變化[1]：當腳著地時，由于制動作用，摩擦系數迅速升高至峰值；隨后在腳部推進階段，摩擦系數再次升高以維持穩定。若此時實際摩擦力（由路面材料、濕度等決定）低于人體維持平衡所需的最小摩擦力（與步長、步速、重心偏移角相關），滑倒便會發生。

不同速度下步態周期中的地面反作用力[2]

實驗數據顯示，滑倒風險最高的兩個階段是：

• 腳著地時的制動階段 （易向后滑）；

• 腳部推進時的起步階段 （易向前滑）。

例如，在濕滑路面（如水膜覆蓋）或踩實雪地中，潤滑液的粘度會顯著降低摩擦系數，而鞋底與地面的粗糙度匹配度（如微凸峰結構）則直接影響液膜的排開效率。此外，坡道行走時，上坡滑倒多表現為“向后滑”，而下坡滑倒則易導致“向前滑”，且坡度越大，前后滑倒風險越高。

值得注意的是，滑倒并非單純由摩擦力決定。人體步態參數（步長、步速）、鞋底設計（花紋深度、材料彈性）以及地面表面特性（如石材的Ssk參數，即表面谷深）均會通過改變摩擦系數的“供給-需求”關系，間接影響滑倒概率。例如，兒童因重心偏移角較大，滑倒傾向高于成人；而波浪形路面（如船艙甲板）則會因搖擺頻率加劇腳部起步時的失穩風險。

這些區域容易滑倒

日常生活中， 易滑區域可依據其滑倒機制分為三類：

液體潤滑型 （如雪天、積水路面）

雪后踩實的冰層或積水形成連續液膜，顯著降低鞋底與地面的摩擦系數（μ）。例如，雪天斑馬線因漆面反光被踩實后更滑，停車場出入口因車輪碾壓形成冰面，均屬于此類。此時，液體粘度（η）越低（如水 <去污劑<油），滑倒風險越高。< pan>

表面粗糙度不足型 （如瓷磚、光滑石材）

表面微凸峰（Sa參數）過低或磨損后凹陷（Ssk絕對值增大），無法有效排開液體或提供足夠的機械咬合。例如，廚房瓷磚因長期清潔導致花紋磨損，雪天瓷磚因鞋底雪融水未及時清除而驟滑，均因表面微觀結構失效。

斜坡或動態干擾型 （如上下坡、船艙甲板）

坡度增加使腳部承受的法向力分布不均，坡度>5°時，上坡易向后滑、下坡易向前滑。而波浪形路面（如船艙）因搖擺頻率加劇腳部起步時的失穩風險，尤其在雪天因摩擦系數降低，滑倒概率倍增。

這些區域的共同點是摩擦系數供給不足，可通過調整步態（如小步快走）、使用防滑材料（高Sa值地磚）或消除潤滑液（及時清理積水）來防控。

防滑姿勢推薦“企鵝步”

“企鵝步”是一種模仿南極企鵝行走姿態的防滑步態，其核心特征為：身體微微前傾、雙腳外八字、步幅短且緩慢、雙手自然張開以保持平衡。這一姿勢并非簡單模仿，而是基于力學原理設計的科學防滑策略。

“企鵝步”示意圖 [3]

為何“企鵝步”能有效減少滑倒風險？

• 降低重心，擴大支撐面

：企鵝步通過外八字站立和膝蓋微屈，將雙腳間距拉寬至肩同寬，形成更大的“底盤”。這種低重心、寬基底的步態顯著提升了穩定性，類似于企鵝在冰面行走時的平衡機制。研究表明，重心降低10%可使滑倒臨界摩擦系數需求減少15% 。

• 小步慢行，控制動態摩擦

：企鵝步強調“小碎步”和“慢節奏”，使腳部與地面的摩擦系數在雙峰變化的關鍵階段（腳著地/起步）更易維持在安全閾值內。有實驗數據顯示， 步長縮短20%可使滑倒概率降低37% ，而步速減緩則避免了因慣性導致的突然失穩。

• 動態平衡與主動調整

：企鵝步中身體前傾和手臂外展的配合，形成了類似企鵝搖擺行走的“動態平衡”機制。這種主動調整能實時響應路面微小變化，防止因突發滑動導致的重心偏移。

• 優化腳底接觸面積

：外八字步態使腳掌與地面的接觸區域從腳尖向全腳掌過渡，避免因局部壓力集中導致的滑動。尤其在雪地或冰面，全腳掌著地可減少液膜形成的連續潤滑效應。

“企鵝步”是雪天防摔最有效的策略之一。這一結論已被多項實驗證實： 采用企鵝步的行人，在濕滑路面的滑倒率較常規步態下降42% 。無論是老人、兒童還是戶外工作者，學習 “企鵝步” 都是應對冬季滑倒風險的實用選擇。

這些途徑也有助防滑

雪天行走， 除了“企鵝步”，其他防滑措施也同樣重要：

• 三十六計走為上

：易滑區域能避則避。走路時注意觀察路況，小心斑馬線、地鐵或地下通道出口、汽車通行頻繁處、鋪瓷磚的地方……光滑的地面能避則避。

• 穿戴防滑鞋

：選擇鞋底紋路深（Sa值≥50μm）、材質摩擦系數高的防滑鞋（如橡膠/聚氨酯）。實驗表明， 鞋底花紋深度增加20%，濕滑路面摩擦系數提升18% 。雪天可優先選用雪地靴、登山鞋或帶有冰爪設計的鞋款。

• 使用輔助工具

：老年人或行動不便者可借助多腳拐杖或防滑手杖。拐杖的三點支撐原理能顯著降低重心偏移風險，尤其在坡道或冰雪路面， 輔助工具可使滑倒概率降低50%以上 。

• 改善地面材料

：對公共區域（如臺階、坡道），采用高粗糙度石材（Sa值>80μm）或鋪設防滑墊（如陶瓷顆粒涂層）。研究表明， Sa值從20μm提升至80μm，積水路面摩擦系數可增加30% 。

• 控制環境因素

：及時清理路面積水、積雪，避免液膜形成。雪天可撒融雪劑或粗鹽，通過降低冰點減少結冰。此外， 坡道角度應控制在5°以內 ，超過時需設置防滑條或警示標識。

• 調整步態策略

：上下坡時采用“小步慢行+身體后傾”（抵消重力矩），波浪路面則需主動調整重心節奏。研究表明， 坡度>10°時，后傾角度每增加5°，滑倒風險降低12% 。

學了這么多一定再也不會滑倒了吧？

參考文獻

[1]賈利曉.人體行走過程中的滑摔傾向及其機制與防控研究[D].機械科學研究總院,2013.

[2]Uchida T K, Delp S L. Biomechanics of movement: the science of sports, robotics, and rehabilitation[M]. Mit Press, 2021.

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