#физика | Почему иголка колючая?

10 574 просмотра
Об авторе

Новогодняя елка

Казалось бы этот вопрос настолько прост и ответ на него настолько очевиден, что его не следовало бы и рассматривать. И тем не менее разберемся в деталях в этом предмете. Известно, что тупым гвоздем даже картонку проткнуть порой не получается. Хотя прилагаемая сила та же самая. В чем же секрет острого предмета, например, обычного гвоздя или швейной иглы? Иголка новогодней елки колется по той же причине, которая будет раскрыта ниже. Высокие технологии уверенно господствуют, привлекая к себе всеобщее внимание. А тем временем незаметными остаются интереснейшие факты. Физические факты, на применении которых основана вся наша цивилизация.

Все дело в площади. У тупого гвоздя площадь «острия» больше и, соответственно, сила распределяется по большей поверхности. А у острого площадь острия минимальна, и все прикладываемые к ней усилия сосредоточены на ее супертонком острие.

Крестьяне знают, что чем меньше у бороны зубьев, тем глубже она вспашет почву. Причина такого поведения сельхозинвентаря состоит в том, что чем меньше зубьев, тем большая нагрузка приходится на каждый зубец бороны.

Одной силы недостаточно. Огромную роль играет также площадь, к которой прикладывается усилие. Достаточно привести простой пример. Если известно, что работник получает 100 тысяч рублей, то нельзя сказать насколько это много. Ведь речь может идти как о годовой, так и о месячной заработной плате. С силой дело обстоит точно так же: одно и то же усилие может прикладываться к площади в целый квадратный сантиметр или же в одну сотую квадратного миллиметра.

Самый известный пример: лыжи. На них человек способен держаться на рыхлом снегу, в который он провалится, если обут в самые обычные ботинки. Уже понятно, что все дело в площади, которая у лыж значительно больше, чем у ботинок даже самого большого размера. А это значит, что вес человеческого тела распределяется на всю площадь лыж, а не на сравнительно небольшую площадь ботиночных подошв. Предположим, что площадь лыж двадцатикратно превосходит площадь подошв зимней обуви. Это означает, что лыжник оказывает на поверхность рыхлого снега в двадцать раз меньшее давление, чем тот, кто вышагивает по белому покрову в ботинках. При этом вес у обоих может быть одинаков. Лыжника снег выдержит, а пешехода нет.

По той же причине лошадь, которой приходится работать в болотистой местности, «обувают» особым образом. К ее копытам привязывают специальные (как их называют в народе) «башмаки», которые делают больше площадь опоры. А это значит, что снижается давление на болото и ноги лошадки не погружаются в болото. Надо сказать, что такие «болотоходы» используются и людьми. По недостаточно прочному льду человек перемещается ползком. Таким образом его вес распределяется по большей площади. Это примеры ситуаций, когда необходимо увеличить площадь опоры. А вот в случае с иголкой да гвоздем ее нужно, наоборот, уменьшать.

Гусеничный трактор, а тем более танк, весят немало. Но в рыхлой почве они не вязнут. Все дело как раз в распределении веса этих массивных машин на большую площадь гусениц. Восьмитонная громадина давит на квадратный сантиметр грунта всего шестью сотнями граммов. Специальное гусеничное авто для грузоперевозок по болотам несет две тонны поклажи, а давление составляет всего 160 грамм на квадратный сантиметр. Это позволяет ему «держаться на плаву» в торфяных болотах, покрытых песком пространствах и топях.

Из сказанного ясно, что острие прокалывает лишь благодаря незначительности площади, по которой распределяется действие силы. Совершенно по той же причине острый нож лучше режет, нежели тупой: сила сосредоточивается на меньшем пространстве.

Теперь ясно, что острие гвоздя или швейной иглы с такой легкостью протыкает материал потому, что площадь острия этих предметов крайне мала. По этой же причине острым ножом резать проще, чем затупленным. Ведь прилагаемая кулинаром сила вся концентрируется на маленькой площади острого лезвия. Площадь тупого лезвия несколько больше. Иными словами, острые предметы режут и протыкают столь хорошо потому, что на их острых окончаниях концентрируется вся сила, прикладываемая к предмету.

Человечество научилось использовать эти физические свойства. Поэтому, когда необходимо, силу давления концентрируют в одной минимальной «точке». А когда нужно, ее рассредоточивают на максимально большой поверхности. Это реальный факт, а не миф или предположение. И только благодаря ему люди с давних пор научились шить одежду. Поэтому даже самые стильные джинсы несут в себе частицу рассмотренной выше идеи. Этот краткий обзор позволяет ненадолго вернуться в прошлое — в те дни, когда человечество с радостью открывало новые физические законы. И теория была интереснее практики.

По мотивам «Занимательной физики» Я.И.Перельмана

#физика | Почему иголка колючая?

Приложение
Hi-News.ru

Новости высоких технологий в приложении для iOS и Android.

24 комментария

  1. imclaren

    Довольно очевидная статья, но, быть может, кто-то узнает что-либо новое. (отправлено из iOS приложения Hi-News.ru)

  2. roman4510289

    В школе учил!! (отправлено из Android приложения Hi-News.ru)

  3. shaft

    А я на практике

  4. Skyle

    В 8-ом классе по физике проходили.

  5. M4chanic

    Карен очень в тему. (отправлено из iOS приложения Hi-News.ru)

  6. Dynortice

    Думал что-то новое узнаю, а вся статья про одно и тоже:( (отправлено из Android приложения Hi-News.ru)

  7. urmas232

    Думал ну вот вот начнется разоблачение ! Ан нет !!! Бред полный (отправлено из iOS приложения Hi-News.ru)

  8. madafakel

    Тупоголовый будет гвозди своей башкой забивать, а остроумный тыквой первого. Вам больше не о чем написать?

  9. Kamran

    Хорошая статья! (отправлено из iOS приложения Hi-News.ru)

    • 0.5l

      мне тоже понравилась)
      утром зайдя на этот сайт и по какой-то причине открыв именно эту статью
      включил одновременно телевизор на рабочем столе. В тот момент, когда наконц-то собрался вычитать здесь кучу нового и интересного, по телевизору в мультике "алиса в стране чудес" королева начинает лечить палец иглоукалыванием) пришлось смотреть мультик)))

  10. ivanserov

    Да как об этом можно писать в новостях? Это же школьная программа. (отправлено из Android приложения Hi-News.ru)

  11. pilot2003

    До последнего искал, вот сейчас неожиданно...
    Статья похожа на повторяющийся бред: острое, тупое, тупое, острое и т. д. (отправлено из iOS приложения Hi-News.ru)

  12. deholder

    Нужно быть гением, чтобы перефразировать одно и тоже на 10 абзацев! (отправлено из iOS приложения Hi-News.ru)

  13. Avis

    Хоть бы парочку формул для приличия разместили. А ещё лучше пример решения задачки про давление на почву танка и человека (стоящего на двух ногах и на одной ноге). А так и правда повторение одного и того же для совсем тупых.

  14. NetherHeaven

    А почему трава зеленая?

  15. Баха

    Почему такая картинка?

Новый комментарий

Для отправки комментария вы должны авторизоваться или зарегистрироваться.