成分
2块棉花,约40厘米长 |
一个250毫升的小塑料瓶的水或饮料 |
指令
- 把两块棉花系在瓶口上。
- 把其中一块的另一端绑在固体上,这样瓶子就会垂下来。
- 抓住另一块棉花,慢慢地拉。棉花在哪里断裂?
- 重复这个实验,但这次拉得很快,棉花现在哪里断裂了?
结果
你会发现,当你慢慢拉时,棉花会在瓶子上方断裂,但令人惊讶的是,当你快速拉时,棉花会在瓶子下方断裂。
解释
慢慢地拉
当你慢慢拉下一根棉花时,上一根棉花的张力总是大于下一根棉花,因为它要支撑瓶子的重量。
这意味着上面那块棉布应该总是先破的。
将很快
如果你拉得很快,它的行为就会非常不同,会把下面的那块棉花扯断。这是因为棉花有轻微的弹性,所以要打破上面的棉花,你必须拉伸它。为了做到这一点,你必须移动瓶子。
瓶子有质量,所以移动它需要一个力。首先,下面那块棉花的张力作用于移动瓶子,而不是拉动瓶子上方的棉花。
当你快速拉时,力会加速瓶子而不是顶部的棉花。 | 这意味着在瓶子移动很远之前,下面那块棉花上的力足够大,可以把它折断。 |
这意味着,如果你在底部的棉花上加力足够快,它会在瓶子移动很远之前破裂,这意味着顶部棉花的张力不会增加太多。
在接下来的十分之一秒内,上部的棉花将把瓶子拉回原来的位置。这意味着瓶子会将一个短而尖锐的力分散开来,将棉花掰成一个长而小的力,但不会将棉花掰断。
然后棉花把瓶子拉回原来的位置 |
被称为冲击载荷的大而短的力会给工程师带来巨大的问题,因为它们会破坏原本非常坚固的结构。冲击载荷意味着用于拖船的极其坚固的缆绳如果突然被拉紧就会断裂。
冲击载荷也很有用;当你用锤子敲钉子时,你是在向钉子施加一个非常快的巨大的力,导致你所敲入的材料断裂,并使钉子向前移动。
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