女生真的擰不開瓶蓋嗎?

2019-06-20     超級數學建模


這天,超模君我去電影院看電影,在影廳坐好等開場的時候,旁邊一位小姐姐讓我幫她擰瓶蓋。

(就是它)

我看了看這個瓶子,在想小姐姐是不是真的擰不開瓶蓋呢?

本著科研的精神,我去找了論文對症了一下小姐姐的這個行為。

研究問題要明確我們的研究對象


小姐姐讓我擰的是PET塑料瓶。這種PET 塑料瓶,是長這樣子的:

也就是一般我們在市面上看到的瓶子,它瓶蓋口徑常見尺寸為 28mm、30mm、38mm。

那麼它為什麼要有蓋子呢?

第一,緊密螺紋設計,保證快遞運輸不漏;

第二,能防偽,可以辨別瓶子是否被人打開過。

為了保證這兩個基本功能,那麼蓋子最大的秘密就在於:平衡密封和可被打開的摩擦力,確保有效密封對內裝物起到保護作用,這比起消費者難以擰開它更重要。


擰開蓋子關鍵一:女生的力量


我們想要「擰開」瓶蓋,是通過手指與側紋的縱向摩擦來達到目的,而所需的「力氣」,都由一個專門指標來衡量,叫做「扭矩」。

那什麼叫做「扭矩」呢?

扭矩是使物體發生轉動的一種特殊的力矩。在這裡是指開啟封裝的防盜蓋時,所需的最大力矩,單位為牛米(N·m)。

這就簡單了,那為什么小姐姐會擰不開瓶蓋呢?

根據美國國家健康與營養調查2011-2012:NHANES的數據顯示:

(男女握力隨年齡分布圖)

在同一年齡段,男性握力基本上是大於女性握力的,而女性擰不開瓶蓋的一部分原因是力氣小。

另外,在武漢兩位人體工程學研究人員的論文《成年女性螺紋瓶蓋開啟能力研究》中,還找了五個省份的 150 名成年女性做過研究擰瓶蓋扭矩,以求排除成長的地域性差異帶來力量測試的誤差,進行抽樣見表 1。

同時他們還測試不同瓶蓋半徑下成年女性的開啟能力,結果見表2。

研究表明,瓶蓋增大,對於掌部尺寸偏小的人,會導致持握能力下降,而對於力氣偏小的人,會導致其扭力矩值的急劇減少,這是女性相關測量中普遍存在的現象。

而由於人體肌肉出力能力在短時間內不會發生根本的變化,女性開啟瓶蓋的扭力矩並不隨瓶蓋半徑的增加而成等比例增加。

那麼,以最常見28mm瓶蓋飲料的不同扭矩的測試結果來看,超過0.92N.m就有10%的女性擰不開瓶蓋。

擰開蓋子關鍵二:蓋子的摩擦力


按照上面的結果,那麼市面上常見的飲料牌子,可能女生經常打不開的會是什麼牌子?

在論文《成年女性螺紋瓶蓋開啟能力研究》中,他們通過對 PET 瓶包裝產品螺紋瓶蓋工藝參數的調查和測量,得出了開啟扭力矩與企業產品擰緊力矩的關係,獲得了表 3、4 數據。


根據表2,可知開啟扭力矩隨著螺紋蓋半徑的增大而增大,但增大的幅度小於瓶蓋半徑增加的幅度;

根據表4,可知 PET 瓶裝飲料產品擰緊扭矩值均接近或大於女性扭力矩的 P50值,即像可口可樂、美汁源、粒粒橙這樣的飲料瓶蓋,就可以難倒多數的成年女性。

那麼這個問題是否不能解決呢?

當然不是,廠商是可以設計更好擰的結構的。

比如可口可樂「社交瓶」,這種特殊的瓶蓋一個人是沒有辦法搞定的,必須得兩個人瓶與瓶對接好,旋轉一下才能打開。

比如小茗同學的雙層瓶蓋,大蓋內邊一圈有著和小內蓋外圈一樣的齒紋,兩個蓋子套在一起,就會很省力、很方便的擰開瓶蓋了。


女生真的擰不開瓶蓋


所以,為什么小姐姐會擰不開瓶蓋呢?

小姐姐拿的是農夫山泉的飲用水,根據表4品牌「鬆開力矩」的最大值,可知保證打開農夫山泉需要的扭矩是 1.24N·m。

再根據表2成年女性扭力矩可知,她是有接近50%的機率是擰不開蓋子的。

所以說,女生還是真的可能擰不開瓶蓋的!!!

那樣就好,我已經單身慣了。

文章來源: https://twgreatdaily.com/zh-mo/rcOhw2wBJleJMoPM23_u.html