强弱相互作用力这么强,为什么我们可以轻而易举的撕开物体?

图片:EliasSch / CC0 小侯飞氘,专业吹氢气球/御氘术九级/聚变魔法防御术学徒

撕开物体粉碎的其实是各类化学键,而化学键本家儿要由电磁力进献,与强/弱彼此感化力关系不大。

不外这个问题其实仍是有些价值的,因为化学键也很强,想要简单粗暴的撕开它并不是件轻易的工作。

这一点大要在1920年摆布就被发现了。那时科学家在研究晶体的变形时,发现经由过程化学键键能计较出来材料强度,比材料的现实强度高了几百上千倍。

这个计较显然是不合错误的,因为他们设想的变形过程太简单了,只有两个步调:

在以上这个变形过程中,需要把上下两层原子同时平移一个原子距离。这意味着要将滑移面上的化学键同时打断再重连,这个过程需要很强的驱动力,几乎不成能发生。

到了1934年,有人提出,材料的变形其实是从局部起头,经由过程一种叫做“位错”的缺陷,一步一步完当作的:

这种化整为零的变形体例,能将整体变形拆分为若干个局部变形,每一次变形需要的力大大削减,变形也就加倍轻易。是以,现实材料的抗拉/压/剪切强度,往往比经由过程化学键计较出来的抱负强度低好几个数目级。

此外,在材料断裂的过程中,另一种缺陷——微裂纹——的感化也至关主要。

简单来说,我们对一个物体施力时,物体内部的受力并不平均,大部门力会合中在微裂纹这样的缺陷四周,使得局部的应力很是大,很是轻易经由过程上诉变形过程进一步开裂。

更要命的是,裂纹扩展是一个正反馈过程。也就是说,裂纹越长,应力集中效应越较着,进一步开裂也就越轻易。是以,若是物体内一起头就存在比力长的裂纹,撕开它就会是一件很轻易的工作。

很多包装袋上城市开一个小口儿以便利撕开,这其实就用到了应力集中的道理。

  • 发表于 2019-06-06 22:05
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