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尖锐物体更容易刺入-趣味物理学

时间:2023-11-21 理论教育 版权反馈
【摘要】:因为针尖的面积实在是太小,比钉子头小,用针穿物体的时候,所有力气都集中于这一点,产生的压强要大很多。通过计算可以得知,一辆超过8吨的履带车,对每平方厘米地面的压力小于0.6千克,可以轻松行驶于沼泽地中。同理,因为力量作用的面积非常小,所以锋利的刀子比钝刀子更容易切开物体。也就是说,尖端与锋刃集中了比较大的压力,非常容易刺进或切割物体。

尖锐物体更容易刺入-趣味物理学

为什么缝衣针或其他细针可以轻而易举地穿透绒布、纸板,或其他同类物品,而使用钝头的钉子却很费力?难道使用缝衣针和钉子所作用的力不一样吗?

所作用的力当然是一样的,但实际上所产生的压力强度(压强)是不一样的。因为针尖的面积实在是太小,比钉子头小,用针穿物体的时候,所有力气都集中于这一点,产生的压强要大很多。

例如,我们有20齿和60齿的两把耙,因为20齿的耙每个齿分配的力量更大,在耙地时会比60齿的耙耙得更深。

所以我们在说压强的时候,除了力量,还要重点注意这个力量所作用的面积。同样的力量,作用在1平方厘米上,与作用在1/100平方毫米上,产生的压强有着天壤之别。

滑雪的时候,要想保证自己不陷入松软的雪地里,我们必须借助滑雪橇行走,因为身体压力被滑雪橇分散,作用到面积更大的地方。如果滑雪橇的面积是我们所穿鞋子的20倍,那么此时作用于滑雪橇上的面积就是两只脚单独站立时的1/20,要小很多,所以站在滑雪橇上时,通常不会陷入雪中。

同理,那些在沼泽里工作的马,马蹄上都拴着一种“马靴”,可以扩大马蹄与地面的接触面积,通过减小沼泽地面所受的压强,保证马不会轻易陷入其中。在有些沼泽地,人类也是这样做的。(www.xing528.com)

如果不得不在一片薄冰上通过,一定要匍匐前进,增大身体与冰面的接触面积,尽量确保顺利通过。

这种采取扩大接触面积,保证在松软土地上前进的方法,还被应用于大型坦克和履带式拖拉机上。通过计算可以得知,一辆超过8吨的履带车,对每平方厘米地面的压力小于0.6千克,可以轻松行驶于沼泽地中。即使装载2吨的货物,依然可以正常行驶,此时它对每平方厘米的压强也不过0.16千克。

在日常工作中,我们有时需要接触面积足够大,有时又需要它足够小,人类的聪明之处就在于可以灵活选择。

通过上面的一些事例可以得知:因为力量集中到很小的面积上,所以尖锐的东西可以轻松地刺进物体。同理,因为力量作用的面积非常小,所以锋利的刀子比钝刀子更容易切开物体。也就是说,尖端与锋刃集中了比较大的压力,非常容易刺进或切割物体。

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