你有没有想过,为什么针可以轻而易举穿过其他的物体?为什么做针线活的时候,用的是一根细细的绣花针,而不是粗粗的铁钉呢?毕竟,用这两样东西使的力应该是一样的啊。没错,力是一样的,但是压强却不一样。在用针的时候,全部力量都集中在小小的针尖上,而在使用铁钉时,同样的力量却分布在铁钉顶部那一块区域。所以尽管是同样大小的力,但针尖产生的压强比钉子要大很多。
大家都知道,耕同样的地,用20齿的钉耙要比同样重的60齿的钉耙耙得深,因为20齿钉耙每个齿上分得的力要比60齿钉耙的大。
我们在讨论压强的时候,不仅需要考虑力的大小,还要考虑受力面积。就像有人告诉我们他赚了10000块钱,我们无法因此评判他的工资高低,因为我们不知道这是他的月薪还是年薪。
同样的道理,力所产生的压强取决于它是作用于一平方厘米的面积,还是集中在1/100平方毫米的面积上。我们可以踩着滑雪板在松软的雪地上很轻松地行进,而如果没有滑雪板的话,就会陷进雪地里,因为滑雪板使我们把身体的质量分布在了更大的面积上。假设滑雪板的面积是我们双脚鞋底面积的20倍,那我们在滑雪板上对雪地施加的压强,就是双脚直接站在雪地上的1/20。所以,松软的雪地可以承受滑雪板的压力,却承受不了人双脚的压力。
基于这个原因,人们会给在沼泽地行走的马穿一种特制的马靴,以此来增大马蹄与沼泽地的接触面积,从而减小压强,这样马蹄就不会陷进沼泽地里了。人在沼泽地或者冰面行走的时候,通常会采用匍匐前进的方法,也是基于同样的原因:增大接触面积,减小压强。
在疏松的土地上,庞大沉重的坦克和装有履带的拖拉机不会陷下去的原因也是如此,它们的质量分配到了比较大的面积上。8吨或者8吨以上的履带车,作用在每平方厘米地面上的压力不会超过600克。这样一来,在沼泽地区运输货物的履带车,假设车身以及装载的货物总质量2吨的话,那对每平方厘米的压力也才只有160克,所以这种车在沼泽地区、泥泞地区或者沙漠地带运输时有很大的优势。针尖面积小压强大,可以刺穿物体。而在工业领域,面积大压强小的原理也同样是很有意义的。
现在,我们明白了,尖锐的物体之所以可以轻易刺穿另一个物体,就是因为它的受力面积极小,而锋利的刀比钝刀子更容易切割开东西,也是同样的原因。总而言之,正是因为作用力集中在很小的面积上,形成了很大的压强,尖端才容易刺透物体。