同一只手按下去,图钉能进墙,钝头铅笔却按不动;同样一袋东西,细提手勒得手疼,加宽的把手就轻松不少。差别不在力气大小,而在这些力摊在多大的面积上。这就是压强,切菜、背书包、拎袋子都用得上;弄清它,很多器物为什么长成那样也就明白了。
压强描述的是单位面积上承受的压力,等于压力除以受力面积。压力一定时,受力面积越小,压强越大;面积越大,压强越小。科普中国解释菜刀刀刃为什么磨薄,给的就是这个答案:刃口变薄,与食材的接触面积变小,压强随之增大,切起来更省力。决定切不切得动的不只是使了多大劲,还有这力集中在多小的一片面积上。这是公认的物理原理,没有哪条国家标准规定刀刃该磨多薄、书包带该做多宽,也不涉及产品合格数值。
要切开、扎进,就把接触面积收小:图钉的钉尖、缝衣针、钉子尖、磨薄的刀刃都是同一思路,而图钉另一头的钉帽做得又平又大,反过来是让手指按着不疼。要托住、分摊,就把面积放大:书包带做得扁而宽、电脑包加宽背带、坦克装宽履带、铁轨下铺枕木、载重车多装几个宽轮子、烂泥地上垫一块木板,都是让同样的重量摊到更大一片上。科普中国介绍过的减负把手也是这个道理,把塑料袋细提手拢进加宽加厚的把手里,手上的勒痕就少了。器物做成尖的还是宽的,看的是要压强变大还是变小。
拎重物时选宽提手、垫一块布,别让细绳直接勒在手上;给孩子挑书包,看肩带够不够宽、有没有软垫,双肩背比单肩挂更能分摊;刀钝了别一味加力硬压,先想想是不是刃口变钝、接触面积变大;在松软地面或雪地里,尽量垫板、放平身体增大接触面积,别踮着脚猛踩。这些做法不用算数,记住一条就够:想切得动就把面积收小,想不勒不陷就把面积放大。
误区一,把压强和压力当成一回事。加宽提手、垫木板都没让重量变轻,磨薄刀刃也没让人多出力气。变的不是力,是力落在多大的面积上。
误区二,认定越尖越宽就越好,拿这一条去管所有东西。物体能承受的压强有限度,超过就可能变形损坏;刀刃磨到什么角度、书包带做多宽、书包总重控制到多少,各有养护与选购的具体标准,压强原理不代替那些要求。遇到磨刀、护脊书包一类问题,仍按各自的规范来。
误区三,把所有带「压」字的现象都算到它头上。站台安全线讲的是气流速度与压强的关系,钢铁巨轮浮起来讲的是浮力与密度,快递箱压不塌讲的是材料抗压强度,成因各不相同。它们和这里说的固体接触压强不是同一件事,同一条规律,对象不同,解释的东西就不同。
刀刃磨薄、图钉做尖,是把力收紧来增大压强;书包带加宽、枕木铺开,是把力摊开来减小压强。看清力落在多大一片面积上,比只盯着用了多大力更管用。
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