趣味物理学
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13.为什么尖锐的物体容易刺进其他的物体

你有没有思考过这样一个问题:为什么针刺穿物体特别容易?为什么细针很容易就能刺进一块绒布或厚纸板,但是用钝钉子就非常困难?在这两种情况下,不是使用了相同的力量吗?

都是同样的力,为什么会产生不一样的压强?在第一种情况下,所有的力都集中在针的顶端;而在第二种情况下,相同的力量分布在面积比较大的钝钉子的顶端,所以当我们施加的力相同时,针尖的压强肯定比较钝的针尖压强大得多。

任何人都会说,在重量相同的情况下,拥有20个齿的耙比拥有60个齿的耙耙地更深。这到底是怎么回事?原因就在于,第一种耙上的齿要比第二种耙上的齿承受更大的力量。

提到压强,不但要考虑力量的作用,还要时刻留意这个力所作用的面积。如果有人跟我们说,一个人的工资是1000卢布,我们并不知道这是多大的数额,我们要知道这到底是月薪还是年薪。力的作用也是同样的道理,它取决于作用的面积是1cm3,还是1mm3

有了滑雪板我们就可以在雪地上滑行,没有滑雪板则很容易陷进雪里。这是什么原因呢?当我们踩着滑雪板时,我们的重量会分散到整个滑雪板的表面。打个比方,倘若滑雪板的底部面积是我们鞋底面积的20倍,那么,当我们踩到滑雪板上面时,我们的重量变成了直接踩雪时的。软软的雪地可以承受住脚踩滑雪板的人带来的压强,但是不能承受脚直接踩雪的人带来的压强。

同样地,在沼泽里前行的马需要穿上一种为它量身定制的“靴子”,增加马蹄和沼泽之间的接触面,目的是减少沼泽受到的压强,如此一来就能避免马蹄陷入沼泽。有时候,人也会采取同样的措施。

如果要在特别薄的冰上走,就一定要爬着走,这样做的目的同样是尽最大可能把身体的重量分散到冰面上。

另外,虽然坦克和履带非常笨重,但是它们并不会陷入松软的地里。原因也是如此,就算它们的重量大,但是被分散到了较大的面积上。8t及以上装有履带的拖拉机对1cm2的土地不会施加超过600g的压力,如此看来,经过沼泽地时应该采用一种装有履带的车辆。一种能够载重2t的车辆,对地面施加的压力只有160g/cm2,所以,在沼泽地或沙漠地带,它可以比其他车辆行驶更顺畅。

较大的接触面可以发挥技术上的作用,就像我们可以好好利用接触面积小的针尖那样。

依照之前提到的情况,我们不难发现,尖锐的物体之所以能够更容易地刺进物体,正是因为力量集中作用在了较小的面积上,尖锐的刀子比钝刀更容易刺进或是切割物体的原因也是如此。

因此,用尖锐的物体刺穿或切开东西会更容易,因为它们的尖端或刀刃上集中了较大的压强。