用鐵鎚敲也不會扁,麵包超人的頭真的能吃嗎?力學看真相,敢吃的都是勇者啊

2016-10-17 11:14

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「麵包超人的頭,究竟是硬的,還是軟的?」對於這個問題,我起初不懂提問者的意思,但是在好好讀過之後,就深深的同意他的疑惑。換句話說,他提出的是這樣的問題:

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麵包超人在和他的死對頭細菌人戰鬥時,經常受到細菌飛碟的巨大槌子給予當頭重擊,但是他的臉卻只有變扁而已,從來不會有把麵包打破、紅豆餡飛出來、碎片飛散到各處的情況發生。麵包超人的頭當然是用紅豆麵包做成的,這麼看來,應該是非常堅固的紅豆麵包吧。

另一方面,這位英雄只要看到肚子餓的人,就會把自己的臉剝一塊下來讓對方吃。雖然提供自己的肉體給別人當食物實在是非常慈悲為懷,但是,在這裡又產生了一個疑問。

即使受到巨大槌子的重擊也不會破損的堅固紅豆麵包,為什麼麵包超人可以輕輕鬆鬆的隨便剝開呢?這塊麵包究竟是很堅硬還是很柔軟呢?

麵包超人的「降伏點」為何?

為了思考這個問題,首先我們想知道「細菌人的槌子究竟是以多大的力量去打麵包超人的」。

依劇中的描寫,我們知道從細菌飛碟中彈出來的槌子是直徑約2公尺的鐵製品,重量推定為49公噸,槌子的敲擊速度應該可以達到時速180公里。用這種東西敲打紅豆麵包的話,一般來說,紅豆麵包應該會變得又扁又碎,四處飛散到找不到痕跡吧。

但是,麵包超人的紅豆麵包卻只有稍微凹下去一點。雖然沒辦法回復原本的球形,卻也沒有被打扁或打破,讓紅豆餡漏到外面來。

以材料力學的用語來表現這個狀況的話,就是「麵包超人的顏面接受的力雖然超過降伏值,卻停留在強度的範圍內」。

所謂「降伏」,一般是指「認輸後對敵人服從」,但是在材料力學的世界中,是指「在物體上施力,讓其產生永久變形」。像紅豆麵包般具有彈力的物體,受力之後就會變形,但是在力量消失之後就會恢復原狀。可是在超過極限之後,就會保持變形後的形狀而無法恢復原狀。這個現象稱為「降伏」,而成為界線的力量強度稱為「降伏值」。

嗯,以日常用語來說,就是「雖然沒有壞,卻變形到沒辦法恢復原狀」。

變成這樣時,麵包超人是受到多大的衝擊呢?為了做實驗,我到附近的超市買了2個紅豆麵包回來。

我買來的紅豆麵包厚度是4.8公分。把它放到秤上,用木板壓它。即使施以1公斤、2公斤的力量,它也毫無困難的恢復原狀。在施以4公斤的力量時,4.8公分的厚度雖然被壓縮到2.1公分,但還是復原了。紅豆麵包的彈性真是出乎意外的強。

可是,在施加5公斤的力量時,紅豆麵包被壓扁成厚度1.4公分,再也沒辦法恢復原狀。雖然紅豆餡並沒有被壓到漏出來,不過外觀就是整個很扁,看起來非常悽慘。從實驗結果來看,我們可以認為「現實中的紅豆麵包,在厚度被壓扁到原本的29%時,就沒辦法恢復原狀」。

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