Физика, Защо иглата е бодлива
Изглежда, че този въпрос е толкова прост и отговорът на него е толкова очевиден, че дори не трябва да се разглежда. Въпреки това, нека разгледаме подробностите в тази тема. Известно е, че понякога не е възможно да се пробие картонена кутия с тъп пирон. Въпреки че приложената сила е същата. Каква е тайната на остър предмет, например обикновен пирон или шевна игла? Иглата на коледната елха се убожда по същата причина, която ще разкрием по-долу. Високите технологии уверено доминират, привличайки вниманието на всички. Междувременно интересни факти остават незабелязани. Физическите факти, на които се основава цялата ни цивилизация.
Всичко е свързано с района. Тъпият пирон има по-голяма "точкова" площ и съответно силата се разпределя върху по-голяма повърхност. А при остър връх площта на връхчето е минимална и всички усилия, приложени към него, са концентрирани върху супер тънкия връх.
Фермерите знаят, че колкото по-малко зъби има една брана, толкова по-дълбоко ще оре почвата. Причината за това поведение на селскостопанската техника е, че колкото по-малко са зъбите, толкова по-голямо е натоварването на всеки зъб на браната.
Една сила не е достатъчна. Зоната, върху която се прилага силата, също играе огромна роля. Достатъчно е да се даде един прост пример. Ако е известно, че служителят получава 100 хиляди рубли, тогава е невъзможно да се каже колко е това. В крайна сметка можем да говорим както за годишни, така и за месечни заплати. Със силата ситуацията е абсолютно същата: същата сила може да се приложи върху площ от цял квадратен сантиметър или една стотна от квадратен милиметър.
Най-известният пример е карането на ски. На тях човек може да се задържи на рохкав сняг, в който ще падне, ако е обут в най-обикновени ботуши. Вече е ясно, че всичкивъпросът е площта, която е много по-голяма за ски, отколкото за обувки дори с най-големия размер. И това означава, че теглото на човешкото тяло се разпределя върху цялата площ на ските, а не върху относително малка площ от подметките на обувките. Да приемем, че площта на ските е двадесет пъти площта на подметките на зимните обувки. Това означава, че скиорът упражнява двадесет пъти по-малко натиск върху повърхността на рохкав сняг, отколкото някой, който ходи по бяла покривка с обувки. В този случай теглото и на двете може да бъде еднакво. Снегът ще издържи на скиора, но не и на пешеходеца.
По същата причина конят, който трябва да работи в блатиста местност, се „подковава“ по специален начин. Специални (както се наричат популярно) "обувки" са вързани към копитата й, които увеличават площта на опора. А това означава, че натискът върху блатото намалява и краката на коня не потъват в блатото. Трябва да кажа, че такива "блатни превозни средства" се използват и от хора. На недостатъчно здрав лед човек пълзи. Така теглото му се разпределя върху по-голяма площ. Това са примери за ситуации, при които е необходимо да се увеличи отпечатъкът. Но в случай на игла и пирон трябва, напротив, да се намали.
Един гъсеничен трактор, а още повече танк, тежи много. Но в рохкава почва те не се задържат. Всичко е въпрос на разпределяне на теглото на тези масивни машини върху голяма площ от коловози. Осемтонен труп притиска квадратен сантиметър пръст само с шестстотин грама. Специален верижен автомобил за превоз на товари през блатата превозва два тона багаж, а налягането е едва 160 грама на квадратен сантиметър. Това му позволява да "остане на повърхността" в торфени блата, пясъчни пространства и блата.
От казаното става ясно, че точката пробива само поради незначителността на площта, върху която е разпределенадействие на сила. По абсолютно същата причина остър нож реже по-добре от тъп: силата е концентрирана в по-малко пространство.
Сега е ясно, че върхът на пирон или шевна игла пробива материала с такава лекота, защото площта на върховете на тези предмети е изключително малка. По същата причина се реже по-лесно с остър нож, отколкото с тъп. В края на краищата силата, приложена от кулинарния специалист, е концентрирана върху малка площ от остро острие. Площта на тъпото острие е малко по-голяма. С други думи, острите предмети режат и пробиват толкова добре, защото цялата сила, приложена към обекта, е концентрирана върху острите им краища.
Човечеството се е научило да използва тези физически свойства. Следователно, когато е необходимо, силата на натиск се концентрира в една минимална "точка". И когато е необходимо, се разпръсква върху възможно най-голямата повърхност. Това е реален факт, а не мит или предположение. И само благодарение на него хората се научиха да шият дрехи за дълго време. Затова и най-стилните дънки носят частица от идеята, за която стана дума по-горе. Този кратък преглед ви позволява да се върнете за кратко в миналото - към дните, когато човечеството беше щастливо да открие нови физически закони. И теорията беше по-интересна от практиката.
Въз основа на "Entertaining Physics" от Y.I. Perelman