拧紧小百科——为什么向右拧紧?

陈震螺丝2024-06-12 14:00:43  105

在日常生活工作中,经常能发现一些有趣的规律:当我们拿起一瓶矿泉水,瓶盖上虽然没有标注拧开或拧紧的旋转方向,但我们不需要大脑思考,手就会自然的沿逆时针方向旋转瓶盖打开它,同样,在拧上瓶盖的时候也会不假思索的顺时针方向拧紧它。

使用老式的水龙头时,在需要放水的时候,要把阀门逆时针拧开,关水的时候顺时针拧紧。

在拧螺丝的时候,同样也是顺时针拧紧,逆时针拧松。

不知道各位螺丝君,有没有思考过,

为什么是逆时针拧是开,顺时针拧是关?

为什么左旋是拧松,右旋是拧紧?

在英文里,有一句谚语叫做“右紧左松”(righty-tighty, lefty-loosey),是用来帮助人们去记忆种种紧固件的旋转方向和相应效果的。

螺丝钉、螺纹瓶盖以及电灯泡就是我们在日常生活里常见的需要螺旋紧固的用品。

那么,为什么他们会不约而同的向右拧紧,向左拧松呢?

在研究这个问题之前,我们先来看一下什么是右旋螺纹和左旋螺纹。

顺时针旋转时旋入的螺纹,称为右旋螺纹,反之逆时针旋转时旋入的螺纹成为左旋螺纹。从螺纹方向来说是沿向右上升的螺旋线形成的螺纹,将螺纹沿轴线垂直放置,可以看到螺纹有一定的倾斜角度。如果右边高于左边,则为右旋螺纹,如果左边高于右边,则为左旋螺纹。

右旋螺纹符合右手定则,右手握拳,将右手的大拇指指向螺旋件的运动方向,其余四指方向指向螺旋件的旋转方向。

左旋螺纹符合左手定则,方法和右手定则相似,左手握拳,将左手的大拇指指向螺旋件的运动方向,其余四指指向螺旋件的旋转方向。

日常应用中绝大多数螺纹使用的都是右旋螺纹,只有少数位置如自行车左侧的脚踏板、载重货车的左侧车轮等会使用左旋螺纹,这是出于工况的特殊性为防止螺栓脱落而设计的。

了解完右旋螺纹和左旋螺纹的概念,接下来,再让我们看看为什么螺栓要设计成右旋拧紧?

目前主流的解释有两种,一种是仿生学说、一种是人体工程学说。

首先,从仿生学的角度来分析,大家回想一下,我们经常会在自然界里看见螺旋形状,螺旋状生物和植物,例如海螺、藤蔓等。

达尔文早就注意到攀援植物的旋性,他在《攀援植物的运动和习性》中,描述了42种攀援植物,其中多数为右旋,11种为左旋,也有些无旋性的。至于植物茎蔓的旋性,目前比较流行的解释是取决于遗传。

具体地说,远在亿万年前,出现了攀援植物的始祖,它们分别生长在南、北半球。由于趋光性,它们茎的顶端就追随东升西落的太阳,这样,生长在南半球植物的茎就向右旋转,生长在北半球植物的茎则向左旋转。

经过漫长的适应、进化过程,它们逐步形成了各自旋转缠绕的固定方向。以后,它们漂泊到地球的不同区域,但其旋转缠绕的方向性却被遗传下来而固定不变。而起源于赤道附近的攀援植物就不同了,由于太阳当空,其茎蔓缠绕的方向就显示出随意性。

可见,生活在北半球的先贤们见到的藤蔓多是右旋生长的。

在动物界中最常见的螺旋就是各种螺类了,螺的种类很多,螺旋同样也有左旋和右旋之分,它们之间的占比是多少呢?通过查阅一些文献我得到一些数据。

目前世界上已知的软体动物的总数为41861种(包括海贝、陆贝和淡水贝),腹足纲中左旋种数占总数的比例为3.7%。

在陆生贝类中,左旋物种数应该超过5%,在海贝中这个比例在2%左右或更小。由此估算出左旋物种数为1217种,最终得出结论右旋的种类占97.09%。

螺旋方向的定义: 将标本的后端(螺塔顶)朝上,螺开口朝向观察者自己,如果螺的开口位于右侧,则判断螺旋方向为右旋,反之则为左旋。

看看上面那些螺类的外壳生长着明显的螺旋结构,有一些螺甚至长的就像一颗螺丝。

“螺丝”、“螺母”使用“螺”这个字是非常恰当的,这不由得让人认为最早发明的螺丝就是从这些自然界中见到的螺旋形状的藤蔓、螺壳中得到的灵感。

接下来,再从人体工程学的角度来分析一下。

Wikipedia的Clockwise(顺时针)词条中,简单提到了以右旋螺纹为标准的原因。大致是因为胳膊的旋后肌比旋前肌要更有力,因此对于右利手来说,要把螺丝拧紧就要把这个任务交给更加有力的旋后肌来完成。

The reason for the clockwise orientation of most screws and bolts is that supination(旋后肌) of the arm, which is used by a right-handed person to turn a screw clockwise, is generally stronger than pronation(旋前肌)。

旋前:小臂向身体内侧旋转(逆时针拧门把手时候的动作)

旋后:小臂向身体外侧旋转(顺时针拧门把手时候的动作)

什么是右利手? 利手是人类习惯所使用的手,某些人更习惯使用右手,称为右利手(右撇子),某些人习惯使用左手,称为左利手(左撇子)。

对于右利手来说,比起使用前臂上力量偏弱的旋前肌,使用更有力的旋后肌做顺时针拧螺丝的动作要容易很多,这明显是一个偏袒右利手的决定。

右利手和左利手的比例是什么样的呢?在世界上不同的国家和地区,左撇子的比例也不一样。从全世界范围内来看,左撇子的比例大约是10%,但细分到不同地区,这个比例可能从0.06%浮动到25%。

比如美国、英国和澳大利亚,左撇子的比例大约为10%,而在中国这个比例大约只有1%。当然,这可能也有文化的因素,因为我们身边很多小孩子在表现出左利手的特征时,都会被家长强行扭转为右利手。

一些运动医学科研机构对手臂的力量做过测试,证明右臂向右拧所施加的扭矩要大于向左拧。

从下面的右臂解剖图,也能看出来,右臂负责向右旋转的肌肉群的数量要多余负责向左旋转的肌肉群。

在英文中,写(write)和右(right)发音相同,说明不管在任何社会里,右撇子都是占主导性的。

达尔文曾经观察过他刚出世不久的儿子,发现他用右手要比用左手早一周左右时间,但最后他儿子却是个左撇子。

人们也可以测试一下自己的偏侧性,比如手性,看自己写字、画画、扔球、拿剪刀等等使用哪只手比较多。

还有一个有趣实验,将自己双手握住,看自己哪个拇指在上。很早以前听过人们说右拇指在上的人属于理性,左拇指在上的属于感性,但没有太可靠的科学根据。

而在这个调查中发现,60%的英国人左拇指在上,而且这个比例在左撇子和右撇子中是相同的。但顺着英国向东而行,穿越欧洲、亚洲和大洋洲,人们发现左拇指在上的比例在渐渐下降。也有科学家提出,手性和大脑皮层无关,而是来自神经系统。

但更多科学家研究指出,手性是有遗传性的。可这些研究大多是在西方进行。我也查阅了一些在中国进行的手性研究报告,

其中一份是:调查的14到24岁的中国学生,调查发现强右手性或者弱右手性占的比例不是很大,而适中右手性或双手性的人占大多数,家族遗传因素也不是很大。

另一份是:对台北市12至16岁的双胞胎进行的调查,同样发现他们的手性和遗传因素不大,环境因素有着重要影响。人当然都是先天与后天调和而成的生物,没有人能够抵抗任何一方的力量,西方社会确是感觉能够见到多一些的左撇子。但或许东方对于异类的排挤会更为严重,很多左撇子小孩都是在小时候给矫正为右撇子的。

人体工程学的答案很明显了,这个世界上绝大部分的人是右撇子,而右撇子向右拧更容易发力。

拧紧螺栓的目的是,为了夹紧两个零件,所以为了能够用右手拧的更紧,螺纹也要设计成右旋结构了。

以上就是螺丝君分享的全部内容了,或许某一种学说是历史上有真实依据的,或许在螺栓发明的过程中这两种学说的因素兼而有之。

各位螺丝君,您们怎么看呢?

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