
马尾为什么提不起豆腐来——谈谈材料的强度问
谢侯鱼:
麻味酸豆腐-提不起来 p>

我们知道豆腐的强度很低,所以所有的豆腐都要用hold它放在一块板上,以防止它分崩离析。卖豆腐时,切一块,用手轻轻握住,放入袋子或盒子里。豆腐扎着马尾辫,为什么提不起来?马尾辫很细,豆腐的强度很低。豆腐的重量压在马尾辫上的压力足以压碎豆腐,所以当马尾辫抬起时,马尾辫“切”了豆腐。
从物理学和力学的角度来看,一个比较普遍的解释是,当马尾碰到豆腐的部分时,单位面积的压力太高,所以豆腐被压碎了。豆腐每平方厘米能承受的单位面积压力约为40克,即压力约为3.92千帕。这个压力大约相当于40厘米高的豆腐底层的压力。换句话说,如果你做的豆腐厚度超过40厘米,豆腐可以靠自重压碎。
现在我们假设你要扎马尾辫的豆腐是每边10厘米的立方体。我们知道豆腐的比重大约比水的比重稍大。我们不妨假设它的比重是水的比重,那么这块豆腐的重量是1公斤。我们也知道马尾巴的直径大约是 0.25 毫米 = 0.025 厘米。所以这个马尾和这块豆腐在豆腐底部的接触面积是0.25*100mm2=0.25cm2。所以要提起这块豆腐,它与马尾接触点的压力为1kg/0.25cm2=392 kPa。比豆腐强100倍!所以马尾当然买不起豆腐。
但是,这句话也不能一概而论。上面提到的每边10厘米的豆腐不能用马尾辫抬起。如果减少豆腐块,则豆腐块的重量与边长的立方成比例地减少,豆腐块底部与马尾的接触面积与边长本身成比例地减少,而且自重收缩的比较快,所以当豆腐块小到一定大小时,马尾辫就可以把豆腐抬起来。计算表明,当豆腐块每边只有1厘米长时,马尾可以把它抬起来。大于 1 厘米见方的豆腐块不能提起。 1立方厘米,这怎么能叫豆腐块,只能叫豆腐“豆”了。大多数人是不会看不起这种“豆腐豆”的,所以人们普遍说马尾买不起豆腐。

用单位面积上承受一个方向的力来表征该材料始于意大利学者伽利略(1564-1642)。在工程中至今仍在使用,因为这种方法非常简单,人们称之为第一强度理论。例如,我们可以从材料手册中发现普通碳钢的强度为370·460 MPa。这股力量,大约是豆腐强度的十万倍。混凝土的强度在拉伸和压缩之间是不同的。张力为 1.6 MPa,压缩为 14 MPa。事实上,豆腐在拉伸和压缩时的强度是非常不同的。上面提到的豆腐的强度是为了压缩,豆腐的强度在拉力的作用下会降低几倍。
然而,事情并没有上面那么简单。我们以豆腐的强度为例。我们经常吃豆腐,豆腐有两种,北豆腐和南豆腐。上述豆腐的强度是针对北方豆腐,而南方豆腐比较嫩,强度较低,一般即使用木板支撑也无法保持其形状。所以卖南方豆腐一般都是装在盒子里,或者像以前一样泡在桶里。现在让我们考虑一下南方豆腐的强度,这块豆腐浸泡在50厘米深的桶底。它接收到的水的压力是每平方厘米50克,已经超过了北斗府能够承受的压力,但为什么还不错呢?这说明上面提到的强度只适用于在一个方向上施加力的情况。
材料在水中浸泡时,受到三个方向的压力,以上讨论不适用。其实做豆腐的时候,总是要把成型的豆腐脑包在布袋里,把布袋拉紧,三个方向给豆腐压一下。这个压力比较大,时间比较短,失水少。是南方豆腐。如果长时间按压,它会失去更多的水分。如果压的时间长了,压力特别大,就会失去更多的水分,得到豆腐干。这说明连压三面都不会把豆腐压碎,反而会使豆腐更密更结实。

为了解决同时受力条件下的强度准则问题几个方向,最早由法国学者库仑(1736-1806)提出。以两个方向的最大和最小压力之差来判断其是否损坏。判断这种强度的方法也称为第三强度理论。用这个强度理论来计算我们上面说的,南方豆腐浸泡在桶底,我们知道它一侧的压力是那里水的压力,底部的压力是水压,加上豆腐的比重超过了部分水所产生的压力。侧面和底部的压力差只是豆腐比重超过水的那部分形成的压力。由于豆腐的比重不到水的十分之一,这个数字很小,所以即使水中的豆腐块很大,也不会被自重压碎。这就是聪明的南方豆腐卖家想出的办法,将豆腐放入水中。
材料被破坏的条件问题是一个非常重要但又非常复杂的问题。除了上面提到的两个标准之外,还有一些其他标准。在不同的条件下,不同的材料需要采用不同的标准。它仍然是科学家研究的重要课题。