女生真擰不開瓶蓋?

2021-01-21 槽值


這天，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。




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。



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，那為什麼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。



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。


比如某可樂「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。


比如某飲料的雙層瓶蓋，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。


所以，為什麼小姐姐會擰不開瓶蓋呢？


小姐姐拿的是X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X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%的概率是擰不開蓋子的。


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。


參考來源：

王北海、翁春萌，成年女性螺紋瓶蓋開啟能力研究，包裝工程，2008.07；

公眾號：大象公會（ID:idxgh2013）


本文作者簡介：超模君。本文經授權轉載自公眾號「超級數學建模」（ID：supermodeling）。馬雲曾說：數學是未來存活於世界的頂級能力！記得要關注「超級數學建模」0～99歲都可以關注的數學科普公眾號。






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