为什么在力气相同的情况下针能够穿透厚厚的绒布和纸板,而同样是头尖尖的钝钉子却做不到?这个问题涉及一个词——压强。
压强指的是物体所受的压力与受力面积之比。当用针穿透绒布和纸板时,同样的力量作用在针尖上,在第二种情况下,同样的力作用在比针尖大的面积上,针尖的压强就要比钉子的压强大得多。
所以人们在考虑力的作用时,既要考虑力的大小,又要考虑受力面积。这跟当别人告诉你一个人的工资是1 000卢布时,你要关心的不应该是这个数额的大小,而是这个金额究竟是月薪还是年薪一样。同样的力作用在1平方厘米的地方跟作用在百分之一平方毫米上效果一定不同。就像是同样重量的20个齿的耙要比60个齿的耙耙地要深一样。
人们对压强的运用体现在生活的各个细节。人们喜欢用快刀、利刀来切东西,也是因为受力面积小、比较省力,就能轻松地切开很难切的东西。对压强的运用除了受力面积小的应用,还有扩大受力面积的应用。比如滑雪的时候,人们发明滑雪板在松软的雪地上滑行,就是利用这个原理。当人踩在雪板上时,他的体重会均匀地分布在滑雪板上。如果滑雪板的底面积是人鞋底面积的20倍,那么对于松软的雪面来说,我们直接踩雪的压强是踩上滑雪板后的20倍。
人们在陷入沼泽或者经过薄冰时尽量采取爬行姿势也是为了将自己的体重分布在较大的面积上。坦克和履带拖拉机也是运用这个原理,大的支撑面能够使它们在松软的土地上顺利行驶。出于同样的理由,人们为在沼泽里干活的马设计了特制的鞋子,增大马蹄的受力面积,避免马陷入沼泽之中。