第十八期问题:纸张也锋利(查看详情,请点击群博右边栏的Dr.YOU专辑)
人事无常,天道有常,法网恢恢,疏而不漏,英雄拔剑,真凶即现!
请看谢颖与justso的缉凶手段:
谢颖:吹毫断发之隐形凶手
话说在一个慵懒的午后,阳光洒在办公室的地板上,偶揉了揉惺忪的眼皮,往空空如也的复印机里装纸。拆开崭新的纸包,看着如同书脊般厚重的纸张,顿生怜爱之心的偶忍不住轻轻抚摸了一下。霎那间一阵刺痛从指尖传来,低头一看,一条血痕赫然在目……处理完伤势(贴了条OK绷),偶坐在桌前手托香腮寻思着:看来岁月并没有抹去偶的天生丽质,偶细腻的肌肤还是如此吹弹得破哇哈哈哈……一干同事纷纷侧目:“东方不败重出江湖鸟…….”
前面都是胡嘞,不看也罢。话说回来为什么小小的制片会有如此之大的杀伤力,轻者留痕,重者见红,可谓吹毫断发。为了解开这一困扰各位受害者的问题,吾辈进行了一次实验测试,过程如下:
1、 测试准备
测试工具:千分表(精度0.01mm)
测试对象:复印纸(70g全新)若干
对照组: 复印纸(70g旧纸,保存期一年左右)若干、双立人蔬果刀、一般美工刀片、人民币(100元新、旧各一张)、《新发现》杂志、《当彩色的声音尝起来是甜的》
2、 测试过程:
1、 从新复印纸中随机抽取一叠,进行厚度测量,并且在测试后清点纸张数量。
2、 从该叠纸中随机抽取3张,分别进行厚度测量,在结果中取中间值。
3、 从旧复印纸中抽取与新纸相同数量测量厚度。
4、 在测量的旧纸中随机抽取3张,分别测量厚度,在结果中取中间值。
5、 对双立人蔬果刀、一般美工刀片的刃部进行测量。
6、 对新、旧人民币分别测量其厚度。
7、 对《新发现》杂志测量内页纸张厚度。
3、 测试结果(单位mm)
1、 新复印纸 叠:1.130(12张)平均每张0.094
2、 新复印纸 张 0.105
3、 旧复印纸 叠 1.170(12张)平均每张0.098
4、 旧复印纸 张 0.109
5、 新人民币 张 0.108
6、 旧人民币 张 0.150
7、 双立人蔬果刀 0.170
8、 一般美工刀片 0.147
9、 《新发现》杂志 0.069
4、 测试结论
经由以上测试 可以获知
1、 按厚度由薄到厚排列顺序为:《新发现》杂志、新复印纸、旧复印纸、新人民币、美工刀片、旧人民币、双立人蔬果刀
2、 将复印纸成叠紧密放置,其平均每页厚度小于单独放置厚度。
看了以上的测试相信大家都可以知道了,纸张的厚度要比刀刃的厚度都要小。因此薄薄纸片成为隐形凶手具备了先天上的条件。难道我们的文书工作岂不是每天都要与危险为伴吗?且慢,要当凶器还需要有其他两个关键的条件才行。一是刚度、二是韧度。刚度就是我们常说的机械强度,它赋予了材质的坚硬程度。韧度就是指材质对形变的承受度,也就是抗弯折的能力。如果材质单有刚度没有韧度的话就会很脆,难以承受冲击力,陶瓷就是一个例子。反之单有韧度而刚度不够呢,好了,硅胶软趴趴的毫无生气。只有两者相辅相成才能具有出色的表现。著名的日本刀就是刚度与韧度的完美结合。那么纸张的刚度与韧度又是如何呢?众所周知,纸张是采用植物纤维制成,纤维的长短、强度、排列方向、结合的紧密程度都会影响纸张的质量。如果将纸张放在显微镜下观察其结构,可以看到其纤维排列是呈交错松散的。这样的结构是强于韧度而缺少刚度的。而且刚度是与材质的长度成反比,长度越长,刚度越小。我们把一张A4纸取一端平放,不用施加外力,单单其自身的重力就把它压得弯下了。所以对于单张的纸虽然薄甚于刀片,但是确实没有什么威力,大家大可不必担心。
那为什么成叠的纸张会伤人呢,我们拿到的成包的复印纸也好,装订好的书也好,都是事先码放好再用切刀切平后包装,这样虽然在大体上能够保持侧边的平整,但是也会在包装、装订时的抖震或者其他原因造成某一张纸突出边沿。这点误差是很难发现的,最多也就1mm左右。但是纸张弱不禁风的刚度集中在这小小的区域时却是相当大的。我们折纸时都有这种感觉,越接近边沿越难折,所用的力也越大。刚度、韧度,再加上纤薄身材的完美组合,办公室终极杀手终于出现。
顺带提一句,人手指皮肤的分为表皮、真皮与皮下组织,表皮层大约均厚度为0.1-2毫米,没有血管,但有神经末梢,能感知外界刺激,所以有些人被划伤后会感到痛但是不见血,要是不幸伤及真皮层及以下就会有毛细血管中的血液渗出。所以皮厚点也是有好处的(笑)。
虽然人民币的厚度也很小,但目前尚未接获点钱时被划伤的报告,可能是由于我等贫民大众无缘接触如此大叠银票所致吧,呵呵。
抱着对松鼠会的热爱,特地对新书《当彩色的声音尝起来是甜的》内页进行测量,结果为0.118mm。基本不具备伤害性,请大家放心阅读。
附:如有同道中人欲重复以上实验,须注意以下事项:
1、 测试所采用被测纸张应完整、表面无折痕、缺损。
2、 使用旧纸上如有内容,为避免测量误差,测量点应取空白处。
3、 测量场所应保持干燥,适度控制在65%以下。
4、 在对人民币及刀具测量时应注意做好防盗、防损、防伤害措施,如遇刀具坠落,万不可以手接之!切记!!
5、 强烈建议测试应在业余时间完成,如必须在工作时间及工作场所重复本测试还需完善防领导突袭措施。本人对于因在工作状态下进行本测试导致的扣奖金、罚款、炒鱿鱼等次生灾害不予负责。
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justso:
对于一个高等物理学,与低等物理学,生物进化学,以及手被纸切流血,都略懂一点的我来说,纸片切开手指皮肤,真是一个很疯狂的论题,无他,唯复杂尔!!那么,复杂问题,分解之!日常疑难杂症,首先拨乱反正之~
第一,纸片能割开皮肤,是因为纸足够薄,压强足够小么?
无论菜刀,刮胡刀,还是修脚刀,刀刃的“够薄”是俗称刀“快”的重要标准。够薄,则压强更高,更容易“切入”。
用叠加平均法,很容易测量纸的厚度,100张A4打印纸叠起来测量,9mm左右,平均每张90个微米,算出来啦!
查查Google,还有身边什么东东和纸差不多薄?头发!虽然用一根头发很容易切开豆腐,但是皮肤偏偏不买帐,绷紧的头发,蹭来蹭去,其实很难切破皮肤!
再查查,发现一种几乎绝迹的“双面剃须刀片”,厚度在100微米左右,这可是个厉害角色,以前的小学生朋友们都拿老爸的废弃刀片来削铅笔,而且相当锋利哦!不信?上图伺候!
电子显微镜下的刀锋照片:
但是,结果同样令人失望,这种刀片开刃的部分非常锋利,尤其开刃后,刀口的厚度要小于5个微米,和纸片儿还差一个以上数量级呢。另外,这个100微米厚的钢铁怪物,没有开刃的短边非常光滑,用手捏刀片变形甚至折断了,都切不开手指。这起码说明,100微米厚的金属刀口,还不至于让手指皮肤皮开肉绽
哪,再做个实验,找一张全新的A4纸卷成圆筒,让纸片儿在轴向上更强劲,不容易弯折,用这个圆筒去直上直下的戳自己的手…… 疼不?手破没?一般来说,维生素B补充的充分的读者们,除了手上留下个白印,是不会皮破血流的。那些已经流血的读者们,你们…… …… 你们就不要继续看下去了,我对你们由衷的感到怕怕 ^o^。
总结下,比如被崭新的人民币或者A4打印纸切坡手指,要发生这样的情况,关键点在于:纸片的边缘刮蹭皮肤,尤其是在纸片纵向、快速、滑蹭下破坏皮肤,而不是像刀子那样直上直下切开。也就是说,我们首先纠正一个谬误,纸片切手并非刀子一般,以“薄”取胜。
第二,锯子,斧子(刀子)谁更强?
耐心!!先让我八卦一下!
网上谣言!!说锯子是鲁班发明的,鉴于网上谣言太多,我暂且相信它一次。
这个谣言最有意思的部分,是据说鲁班因为被草丛中带有毛刺的植物一下子划破了手指,所以发明了和草的毛刺儿结构相仿的锯子。而且谣言继续指出,由于锯子的工具优势,它出现的首要任务就是替代了斧子,用来砍伐树木。
我们找来身边两种不同的锯子 -- 木锯(主要用来锯木头),还有钢锯(主要用来锯铁制品)。仔细观察一下,给出如下锯子的特点:
1,木锯主要用来横向破坏木纤维,木纤维纵向强韧,横向较脆,结构粗大,相应的,木锯子锯齿粗大,齿尖端锋利,主要依靠锯齿的尖端“切割”横向划破木纤维,另外,齿大,锯齿就稀疏,越是锯大树的锯子,锯齿越大,你知道这是什么原因么?等会儿看第3点,嘿嘿;
2,钢锯主要用来破坏金属结晶组织,金属结晶小,塑性较强,与金属结晶大小配合,钢锯子的锯齿较小,锯齿有一到两个不同朝向的三平面相交形成的尖端,类似凿子头部一样,并不锋利,有玩过机械加工的车床、铣床的读者应该能明白,车床铣床上的硬质合金刀头,切角是很大的,并不是我们平时想象的那样 -- 锋利的刀要靠“薄”。钢锯是要靠划擦摩擦,以及挤压推动来破坏金属结晶的结构,锯齿设计上更类似“挤压摩擦”,而不是“切割”。
3,锯子比斧子更具有破坏优势的特点在于,锯子把斧子对付的一条线上的需要的劈开破坏力,分散到很多个锯齿的尖端上,用划破代替劈开,与木头接触的一条线上锯齿数量越少,则每个锯齿需要的推压力量就更小,更省劲。而锯齿也不能越少越好,极端的锯子岂不是变成了一个齿的一根针了?锯子的设计,还需要适应被破坏物质本身的内部结构,比如上文说到的木纤维和金属结晶是不同的,锯子本身的硬度和刚性,带动木屑铁屑的粒度也在考虑范围。这下可以回答第一个问题啦,大树的横截面更大,所以需要锯子“齿大牙稀”,这样可以省劲~ 让两个人就能操纵一台锯子啊!
4,锯子比斧子的另一部分优势,在于锯子从使用方式,以及微观结构上,都考虑了将破碎后的物质从表面带走,并且避免被“夹住”的问题。
凑近看,木锯和钢锯,锯齿都是七扭八歪的!一般被设计成奇数和偶数齿(或者2、3个向左,2、3个向右,等等),分别向锯子两侧偏一个角度,这样的锯子锯出来,是一道有宽度的沟,避免了锯条更深入之后被锯缝夹死的问题。
使用方式上,锯子是侧向带走锯缝上的破碎物质,而斧头更容易把劈向的物质压的更紧密,反而更难劈开。
当然,这个优势不是一成不变,用过锯子和斧头的读者,都知道,顺着木纹(木纤维方向)劈木头,横着木纹锯木头,这是两个完全不同的用法,分别是斧子和锯子的两大优势用法,很难互相替代。
5,被锯的物质不同,锯子构造也不同,这在上面说过了,重复下,你要记住我这句话哦!
当然,他们也有统一的优势部分,那就是下面要介绍的:
第三,刀子和锯子都具有的优势 -- 切割的省力力学
最简单的生活经验,给妈妈帮厨,拿刀切冻肉切不动,怎么办!妈妈说“不要放弃~”,如果直上直下切不动的话,那就用“拖刀计” -- 像用锯子一样来回推拉菜刀,“割肉”!这样很省力哦!(买了股票的读者不要打我~~
)
这里面的首要道理,要看下图:
首先把一把磨成锐角A的刀子想象成上图这样,那么,这个图上直上直下的“切”轨迹,劈的角度是A,也就是刀子“开刃”的角度A。读者们,你不用学过物理学,少许懂一点几何学就好,你只要先记好,这个切肉刀角度是A......
再看另外一个B角度代表的轨迹,看到了吧?这就是用“拖刀计”时候,刀子在肉里面的轨迹,读者自己拿张纸,随便折个锐角,模仿刀锋,自己在纸片上画一下,然后你会发现,在角度大小上比,B<A。这意味着,你用简单的拖刀计,把你家的A菜刀变成了角度更小的B角度刀片,尽管他们实际上还是同一把刀。
简单想像一下,什么样的刀更锋利?一定是越“薄”越锋利!这里,B<A,也就是说,B角度的刀就比A更薄,也就更锋利!B越靠近水平,这个角度也就越小,这意味着刀越锋利!
有读者又想不通了哦,你说刀子为啥更锋利,可是你上面刚说了纸片是锯子原理,而不是刀子啊!哪,这个问题留给爱问问题的你啦~ 好好动动脑筋~
其实关于刀子和锯子的话题还有无数个,先到这里,休息,休息一下~ 准备下明天情人节和各位天文馆见面打印松鼠logo~
休息回来啦!你着急了么?嗯,其实你可能猜到了,纸片儿划开皮肤,主要就是锯子摩擦的原理,而不是刀子切手嘛,而且小角度的往复运动可以让尖刺刀锋更锋利,你都看明白啦!
其实,无论切割还是摩擦挤压,刀和锯没有什么绝对的分别,往往是刀中有锯,锯中有刀。比如刀口上会有很细密的"金属毛刺"-- 锯齿;锯齿的齿尖瓦解木头,金属,甚至你的皮肤的时候,也体现了刀的"劈"原理。
且慢!“科学”就意味着,专门这一“科”的人在学校里呆了20多年去研究的“学”,导致,“科学”本身怎么会如此简单??一定还有复杂的,我没发现,信誓旦旦如你一样的读者,就是最好的科学家啦!
比如,你问,凭什么说看起来光溜溜的纸片是锯子呢?
第四,切开我手指那张烂纸到底是什么东东???!!
嗯,借助万恶的搜索引擎,我一下子就找到了打印纸的电子显微镜照片,还是染色的呢,太棒了!
看吧!平时很容易切破皮肤的打印纸,纤维被紧密的压实,不同纤维构成经纬,互相交错粘结,纤维干燥挺直粗壮。
借助善良的搜索引擎,我又一下找到了软乎乎的面巾纸,貌似从没有人被这种纸切破手指吧?
看图!
哇~~,面巾纸对比打印纸正好相反,纤维疏松,互相不粘连,结构松散,纤维弯曲,更多细分支。
而打印纸的加工方法中,最后形成A4这么大的纸,是要用A1,A2,A3分啊分,用刀硬生生切开的。你想想,比如上图那样直挺挺、硬邦邦的打印纸纤维,被当中切断,这样的断口上的纤维是不是很像锋利的小锯子锯齿呢?
另外,最容易割伤人的纸片儿,比如铜版纸,这个收废品的都不要的东东,原来是在纸上涂了一层碳酸钙或者白陶土的!为啥这种纸收破烂的不要?因为上面乱糟糟的不是纸浆的东西太多了!不好重新回收打纸浆。
但是也恰好因为增加了碳酸钙表层,让这种纸最容易伤人。碳酸钙以及胶啊,颜料啊,等等不但增加了纸的硬度,还团结补充了纤维的缝隙,大大增加了纸的强度。有兴趣的去书摊买一本20元以上的美女铜版纸杂志,抖一抖,听到那些美女照片纸的嘎嘣脆响没?感觉到刀声阵阵了吧?
那些高级的打印纸,也都要添加碳酸钙啊什么的,同理如上。
还没完哦~
第五,达尔文叔叔给鲁班叔叔上课。
回到最上面的那个八卦传说,鲁班发明锯子的小草,为啥要切开鲁班的手指头呢?鲁班当时不明白啊!因为他没念过书,不知道达尔文叔叔研究的成果,这草儿啊,为了防止动物伤害他们,特意进化了专门能伤害动物皮肤(还有嘴巴)的毛刺儿。这种毛刺儿对动物皮肤的进行了专门的高科技设计。比如说,植物毛刺纤维的大小尺度,分别与动物表皮上皮细胞(角质层),以及毛孔的尺度非常相近,以及 …… 好吧,爱科学的读者,你,一定猜到了,哦!这就是木头锯子还有钢锯子的锯齿,他们设计锯齿尺寸的原理哦!
聪明啊!你!
其实…… 这还有好几个原理,可我怕小鸡骂人啦,已经严重超出500字啦!!我短短的说说哦,嘿嘿嘿。
第六,纸片切手的高科技。
纸片片边缘与皮肤相互磨损的过程里,纸片的一部分被磨损掉啦,导致剩下的纤维和碳酸钙啥的,形成了更锋利的“锯齿刀刃”,哇塞,这个高科技啦,这貌似是现代工程科技最前沿的技术,被用来做挖掘机械的钻头部分,可以让钻头越钻越锋利哦~
第七,为啥激光打印机刚打出来的纸容易让手指很受伤?
激光打印机工作原理比较特殊,最后一道工序是高温定影,那些贴在打印纸上的墨粉要经过一个高温加热辊,这辊子表面温度可有200摄氏度哦!可想而知,就像你家衬衫用熨斗压过一样,这么高温辊压之后,打印纸更加平整,纸中包含的水分在如此高温下,快速蒸发,前面我们讲过,为了让打印出来的字更好看,现代打印纸都要添加碳酸钙,你想想,一个木纤维,在内胶粘,外碳酸钙包围下,再加上这么高温一蒸,同时辊子压平,这纸的平整程度,干燥程度,纤维与填充物之间的紧密程度,大大提高了。
我们的办公室神兵 – 激光打印机~~ 割手神刀降生啦!!哦,不!是割手神锯!
咳咳咳,其实,还有第八...... 如何避免纸片儿伤害你的手……
聪明的读者,既然你们已经都知道为啥纸片儿伤害你们的手儿啦,那就兵来将挡,纸来纸掩吧!!小鸡的西红柿已经飞来~ 我闪也~
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Dr.Who说:
有点长,有点晕~~
对谢颖的实证精神表示钦佩,我们的新书没有杀伤力令人欣慰。
justso图文结合、证据充分、推敲严密、略显啰嗦······
PS: Dr.Who是一个团队,内有成员多名,分工明确、纪律严明。没错,我们不是一个人在战斗。
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图文并茂,赞一个。
遗憾的是图看不到,好像要在松鼠会注册才行?
貌似刚贴的图总要过一会儿才能见到
图片属性里显示:不可用。
直接进图片的地址http://mail.google.com/a/songshuhui.net/?name=274a61b2005ce888.jpg&attid=0.1&disp=vahi&view=att&th=11f70a3fd23bcbcb
结果是松鼠会的邮箱账户登陆界面。
昏掉…… 不知道谁值班,他貌似把gmail的word附件预览直接贴上来了……
俺搞的图,搞砸了
老老实实重新上传过了,Justso兄,抱歉抱歉
另外,由于图片要同步到图片服务器的缘故,一般会过半小时才能正常显示……并不是需要注册,hoho^_^
咳咳咳,抓住一只大马甲,哈哈哈
昨天拿本子的时候,中指指节被划破了,瞬间第一个想起的是DR.U…眼泪啊
3、 测量场所应保持干燥,适度控制在65%以下。
---------------------湿度
是湿度,吾辈行文不严,这厢赔罪了。感谢童天鉴日的指正
图片5只,邮件发啦。另外,把鲁班叔叔改成鲁班爷爷,也许你就不晕了! :p
谢颖亲自测试,实证精神让人印象深刻!
Justso论证全面,图文并茂,谁敢说just so so啊?
随着Dr.you的发展,参与的同学求实准确的精神要求越来越高了。Dr.Who本想多评几句,可是就怕言多必失,暴露了“大忽悠”的真面目。。。。。。
注意了求实准确,多少就有点枯燥了.比如,会写得太长.
长度没有内容来的重要啊,当然能言简意赅更好啦:)
如果本文要发表,建议加上一个武侠小说的片段 -- 刀风的原理,也许文章更有意思。
再看另外一个B角度代表的轨迹,看到了吧?这就是用“拖刀计”时候,刀子在肉里面的轨迹,读者自己拿张纸,随便折个锐角,模仿刀锋,自己在纸片上画一下,然后你会发现,在角度大小上比,B<A。这意味着,你用简单的拖刀计,把你家的A菜刀变成了角度更小的B角度刀片,尽管他们实际上还是同一把刀。
简单想像一下,什么样的刀更锋利?一定是越“薄”越锋利!这里,B<A,也就是说,B角度的刀就比A更薄,也就更锋利!B越靠近水平,这个角度也就越小,这意味着刀越锋利!
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新颖!这个问题也一直让我不明白,原来是这样啊!
果然不是just so so
--抱着对松鼠会的热爱,特地对新书《当彩色的声音尝起来是甜的》内页进行测量,结果为0.118mm。基本不具备伤害性,请大家放心阅读。
马屁拍得太麻了点吧?
这样拍也许更好点:
测量了一下,0.118mm,也很锋利的.但即使翻一页割一个口子,我也要看!
你才更麻。哈哈
咳咳咳,pat pat 八爪,我的名字是just so,起因是我原来的名字jerry 的开头j,当然英语里just so so和just so不是一个意思哦~~
难道你们开小会,已经把我内部定性了?hohoho,我要加紧进入橡树大厅!!赶紧投票让我进去吧,哈哈
可惜我不是管事儿的。要不我麻利儿的建立一个科学老鼠会,火线吸收你好了。
这个说法是不是有问题? 固然B<A,但考虑有效的切入角度,实际用的还是A。至于变得更锋利,应该是一部分摩擦力在起作用吧。
其实还有一个图片我忘记加了,就是武侠小说里面 “刀风”,刀风其实就是“拖刀计”,刀刃的边缘擦过,劈 -- 力学专业用词 -- 的切入角度极小。
古人用的弯刀也有这个道理,弯刀是“割”“划”,然后才是“切”,这样能有效的保证刀不卷刃,还能出现很小力量就能切开皮肤和盔甲的效果。
soso的第七点的观察相当好。其余的一般,有的地方甚至有错。
加图的精神不错。但是能否服务于主题则是另一个问题了。填充料在此应该是个主角,而纤维不过是个配角。
谢颖的实测精神是第一位的。不过工具的选择有些不足。显微镜,哪怕是光学的,也是有一台好。再有就是天平了,电子秤。千分尺倒显得多余。
有个认识误区是切手的部分是“刃”,刀上的那一点儿,与纸张的厚度并没有直接的关系。纸切手也是棱角的作用。
用秤作什么?如果镜某的记忆不错,纸张的厚度通常用mg/cm^2来表示。
采访也是个好路子。京城里随便找个大学的研究室,问一下,答案也许就出来了。因为毕竟机加工被研究的上百年,切割过程中的各类问题,至少大众关心的东西,基本上都搞得很清楚了。
不明白,其余为啥一般呢?
嘿嘿,俺写的全文所有分支观点都是为主题服务的。
有错是难免的,比如刀口,纸片的电子显微镜照片,是google来的,我自己没法实证。
还有不少内容没加上去,因为太长了。
从实验设计的观点看,不能只注意纸的一方,还需要模拟手指的部分。
用塑料橡皮代替手指,通过观察各种纸对橡皮的切割结果,就可以得到一个比较稳妥的答案了。
关于刚度和强度 刚度是材料抗变型能力 强度是抗破坏能力 似乎两者没有从属关系 文中所说“刚度就是我们常说的机械强度,它赋予了材质的坚硬程度”似有误
纸张划破手 我觉得应该考虑失稳的问题 纸张只有在没有失稳的情况下才可能划破手 如果失稳 则无法保持恒定的对皮肤垂直的力
好厉害,这一期的内容道理说得很明白,扩充知识也很不错。
看了以上的测试相信大家都可以知道了,纸张的厚度要比刀刃的厚度都要小。
_——————谢颖这里的刀刃是指?
和Justso给的数据有出入哦
另外,我的头发也经常扎进皮肤里面去,有一次甚至从指腹处的皮肤这边钻进去那边钻出来,在皮下的部分达到3mm那么长……
好哇,头发的故事!
估计是刚剪发不久的时候吧?而且剪的是碎装?用刀片斜切整理的?
头发顶端会生长,久了就圆化细化,不能使出李莫愁的武功了。但是刚剪的跟竹箭一样,可以当长矛用,可以研究研究。
以前几次被美女的长头发甩中过,有种万箭穿肉的刺痛感,估计是刚从理发店溜出来的,真的好痛....
头发扎到皮肤里,我也有同样经验,但是要考虑是径向受力,而不是横向受力,其实我也考虑过,因为我曾经被头发扎手到3mm左右,两次。但是这个问题和用纸去直接切你的手在受力等价上是类似的,和高速摩擦皮肤是两种力学状态。
还有,我曾经研究了一下用钞票劈开木筷子,虽然空气涡流导致的纸片被夹紧,从而形成径向厚度极高,达到“一摞纸”高度,而厚度只有200微米的钞票,迅速砍向木筷子,好像这样的力学解释有道理,但我不以为然。所以也没有举例,我选用的刀子和锯子来讲纸的碳酸钙夹纤维结构,更类似砂纸和锯子的纸片,可以解释,纸为什么切不动皮肤,而能够摩擦破坏皮肤 -- 这是从大量割手事实总结而来的经验。科普科普,不讲极端,只讲最懂,这是写本文的原则之一。
实际上刀刃的厚度是个伪命题,菜刀和修脚刀基本上都拥有初斜面和次斜面,前者是靠近刀刃的部分,后者是刀背和初斜面之间的部分。
一般来说,修脚刀为了更锋利,初斜面和次斜面是一致的,角度都很小。而菜刀为了保持刀刃不卷,多半是有初斜面和次斜面的不同的,前者角度大,后者角度小,你可以想象,是个凿子样。
这样来说,刀刃的厚度其实是非常特定的,比如某种刀,就与其他不同,最薄的地方,也因为用处不同,而完全不同。这样的文章写下去太复杂了,就更长咯…… 嘿嘿,所以我把这些,包括你下面说的头发扎手,其实我都考虑过,都忽略掉了,专心讲清楚锯子,就很不错了,已经4000字啦!!
这个实验太主观了。新的250G牛卡纸,厚度0.28mm,那也是相当锋利,不小心就能把手划条大口子出来,而且比较深。
用千分尺测量纸张厚度是错误的方法,纸张是可压缩的,在测量过程中会把纸压扁一点,测量的不是自然厚度。最后没个准头。所以只能以单位面积重量来表达纸张的厚度。
把纸的边缘当作一把锯是最正确的解读。其实上,我们平时使用的刀也是一只锯。纸张边缘与刀刃一样,无论其多么平直锋利,在微观上都会是有“锯齿”的,区别就是它们的锯齿非常小。锯齿小的结果是需要的“锯力”小。这个“锯力”包括了从上向下压的力与横向拖动的力,正是因为这两个力都不需要太大,所以纸边能在几乎不加竖向压力的情况下(竖向加力会让纸弯曲)能够发挥锯的效力。
纸并不是越薄越锋利的。薄纸太软,形成不了锯齿。这与刀刃不同,极薄的刀刃依然有一定的强度,对其锋利程度有利,纸则需要一定的厚度与硬度保持其满足最低限度的强度要求。至于“锯齿”的硬度,一个是露出来的纤维尖端有足够的硬度(可以与刚长出来的胡茬相类比),另一个是纤维间的填充物的硬度与支持强度。
justso提到了锯子,是最接近于正确的解读。
http://photo.sina.com.cn/photo/416dc7a6463151d87d50e
再看一下显微镜下的纸张边缘照片吧。
补充,补充一下,文中“小鸡”,我当时是指“姬十三”,对松鼠会不熟悉,不知道会里还有一个“小姬”,因此闹出了很多认错人的笑话……
太全面了,叹为观止
把纸的切割原理与锯子作类比还是很恰当的,个人观点。
看到“第三,刀子和锯子都具有的优势 — 切割的省力力学”的时候,想起以前上学时,法医课上老师曾说古代砍头其实都是用割的,砍是砍不断的。可惜老师就是这么一说,书上也没写,我也没机会做实验(你们怕不怕?),所以这个问题也就一直证实。
最后一句应该是没证实。
justso提到的:“第一,纸片能割开皮肤,是因为纸足够薄,压强足够小么”……
是录入错误吧?
老大,后面还有一个问号……
纸足够薄,所以压强应该大吧?
呵呵,第一部分就是澄清,够薄,压强大,并不是纸能破坏皮肤的主要原因啊,所以,用了个设问句,下面进行解答。
《当彩色的声音尝起来是甜的》为啥不会割伤手?
这个问题的答案曾经在一本书上看到过,那本书宣传自己用了某种再生纸,不但环保,而且边缘更粗糙,避免划伤手。我试了试,真的是这样。《当彩色的声音尝起来是甜的》这书我还没收到,估计和那本书用了一样的纸张。
好长好长好发散...
PS:我也要买《当彩色的声音尝起来是甜的》
Pingback: 科学松鼠会 » [Dr.YOU第十八期] 纸张也锋利
打印店新出炉的复印件也会划破手指,以前期末打印资料的时候,就被划过,打印店的小妹说自己的手经常划破。