免綁繩也能牢牢固定！瓦楞紙箱捆綁術背後的「楔形」物理學（生活妙招）
我是 Science Trainer 桑子研，每一天都是科學實驗。
每次網購包裹送到家，房間角落是不是就默默多了一疊紙箱？想拿塑膠繩綁起來，卻總是綁不好，一搬就散開，這種經驗相信很多人都有。其實，這個困擾有個超簡單的方法，而且幾乎不用任何工具，甚至可以完全不用塑膠繩就固定得牢牢的。更有趣的是，背後竟然藏著「楔子」的物理原理。今天就來分享我平常一直在使用的環保又實用的紙箱整理技巧。
不用繩子固定紙箱的方法
先把要回收的紙箱全部集中起來。
接著，挑出其中最大的那一個紙箱。
把紙箱四個上蓋，其中同一側的紙板全部往內折。
四片都折好之後，讓折起來的那一面朝下，再把紙箱立起來。
這時請注意，折起來的紙板和箱體之間，會自然形成一個 V 字形的縫隙。
接著，把其他紙箱朝著這個 V 字縫隙插進去，盡量往裡面推到底。
神奇的事情發生了！紙箱會牢牢卡住，幾乎不會掉出來。就算把插進去的紙箱提起來，整疊紙箱也會一起被提起，非常有趣。我實際測試了一下。
其他紙箱也依序往 V 字縫隙裡插進去。
全部插好之後，就已經固定得非常牢固了，就算提起來也不容易鬆脫。
不過，因為這種形狀對回收人員來說不太方便搬運，所以我最後還是會繞上一圈塑膠繩，讓整體更方便拿取。
接著直接搬去回收地點即可，是不是非常簡單？
V 字縫隙產生的「夾緊力量」
那麼，為什麼只是插進去，就能固定得這麼牢呢？
其實，這和斧頭卡進木頭裡拔不出來是相同的原理。像是在劈柴時，斧頭如果卡在木頭中間，常常怎麼拔都拔不出來，就是利用了相同的物理機制。
當紙箱插進 V 字縫隙後，它會向兩側的斜面施加壓力。
雖然推入時施加的是向下的力量，但因為 V 字兩側是斜面，所以真正作用在紙箱上的，是垂直於斜面方向的力（紅色箭頭）。
紅色表示紙箱推壓斜面的力，綠色表示其合力。
依據作用力與反作用力，插入的紙箱也會受到左右兩側斜面施加的垂直支持力，等於被兩側牢牢夾住。
照理來說，這些反作用力的合力似乎會把紙箱往上推出去，但實際上卻不會。
原因除了紙箱本身摩擦係數不小之外，更重要的是，楔形結構產生了很大的垂直支持力，使紙箱之間的摩擦力大幅增加（摩擦力＝摩擦係數×垂直支持力）。
因此，最大靜摩擦力也跟著變大（圖中的紅色箭頭）。
雖然圖中每一個作用力都不算很大，但整個 V 字結構中有許多地方同時發生這種現象，累積起來就形成相當可觀的固定力量。所以紙箱插進去時很順利，但想拔出來時卻變得非常困難，才能牢牢固定在一起。
這個現象，其實和我之前介紹過的牙刷摩擦力實驗有異曲同工之妙。
兩支牙刷互相交錯時，每一根刷毛提供的摩擦力都非常小，但成千上萬根刷毛一起作用，不但增加接觸面積，也提高了垂直支持力，因此竟然能把一整串沉甸甸的香蕉提起來。
其實，「增加垂直支持力，就能提升摩擦力」這個原理，在生活中還有許多意想不到的應用。
例如，相撲選手努力增加體重，也和這個原理有關。體重越重，對地面的壓力越大，垂直支持力也越大，因此腳底與土俵之間的摩擦力也會跟著增加。比賽時能夠站得更穩，不只是因為力氣大，也是因為摩擦力變得更強。
這次利用 V 字縫隙固定紙箱的小技巧，正是把「提高垂直支持力來增加摩擦力」這個概念巧妙運用到日常生活中。利用斜面把向下的力量轉換成橫向擠壓力，這就是古老又實用的力學智慧──楔子。
不論是斧頭卡進木頭、門擋牢牢卡在門和地板之間，背後其實都是同樣的物理原理。
另外，我以前也研究過桌巾抽拉與摩擦力的關係，有興趣的朋友也可以參考看看。
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