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为什么土豆摔了之后会产生“内伤”?

在家里做饭时,往往发现好端端的土豆,一削皮里面竟露出褐黑色的坏斑,削去黑斑,一颗土豆便所剩无几了。这种“内伤”在苹果、梨子等水果中也经常看到。常识告诉我们,这肯定是因为在装运的过程中,土豆、苹果受到了彼此之间的压力。被压坏的土豆、苹果,一眼就能分辨出来,但如何解释有些土豆、苹果看上去是好的,却有内伤的现象呢?

内伤问题在力学中是一个典型的接触问题。为了简单起见,我们把土豆看成弹性球,彼此之间存在挤压力。由于挤压变形,两个土豆之间的接触区已经不再是一个点,而是一个接触圆面。物体之间的压力在球体内部引起剪应力,奇怪的是,最大剪应力并不发生在接触面上,而是离接触面有一段距离。计算表面,最大剪应力所处的位置,也就是“内伤”发生的地方,离表面距离为半径的47%,也就是快到中心了,所以土豆一挤压,几乎整个坏掉了。看来,在运输过程中,通过改善包装和运输条件才是“拯救”土豆的根本办法。

明朝流行一种“廷杖”处罚:皇帝下令,把不听话或做错事的大臣按在朝堂上公开“打屁股”,受廷杖的人即使不伤筋动骨,外表甚至看不出明显伤痕,却受到痛入骨髓的内伤,这里面体现的也是同样的力学道理。

【科学家】赫兹

历史上最早研究接触问题的科学家是德国物理学家海因里希·鲁道夫·赫兹(1857—1894)。他假定两个弹性体在接触点附近为两个二次曲面,在外部的压力接触面为椭圆。那么,椭圆的形状、接触面的压力分布,以及物体内应力的分布都可以用数学公式表示出来,这个问题称为弹性力学中的赫兹问题赫兹也是电磁波的发现者。

【发散思维】北极星的位置其实也在变动,5000年前地轴北极指向哪里?

【本文关键词】惯性 剪应力