硬的东西为什么一下就碎了
① 石头是坚硬的,为什么它会变成碎小的石块和沙粒
外表看起来再坚硬的岩石,微观上也到处都是解理(晶体结构术语,意指明显的晶体界面)和裂隙。在足够的外力作用下(机械、侵蚀、风化)作用下,都会碎裂甚至崩解。
外表看似再强大的势力,在一定条件下,也照样都会瓦解。
② 请问什么东西很刚硬却容易折断
所有高强度但低韧性的东西都很硬但易碎,像锰钢,含锰达3.5%时比玻璃还脆,一碰就碎,但硬度很好。所以现在使用的都是含锰量达13.5%的高锰钢
③ 为什么硬度大易折断
这个问题可以从材料力学、结构力学和运动学三个角度来理解。
材料力学:
硬度大意味着弹性模量大,也就是在相同大小的力作用下变形小。因此,你能看到比较软的东西变形很大也不断,而硬的东西稍微一变形就断了。
其实,通常来说要把硬的东西弄断需要花费的力量比软的东西更大,只是这种“突发性”的脆断让人产生不结实的错觉罢了。
所以如果是单独的物体受到相同大小静力作用,硬度高的”容易“断的情况更多的是一种错觉。
结构力学:
由于弹性模量大,受力之后的变形小,所以如果由硬软两种材料在同一个体系中共同受力,那么硬质的构件刚度就大,需要分担的力就更多。就好比几个人一起抬箱子,力气小的人托不住手就向下沉,于是重量就分担到其他人手上去了。由于受力更大也就比较容易断。
所以如果在一个不同材料组成的体系中共同受力,硬度高的容易断是符合结构力学原理的。
运动学:
如果物体受到一定动量的冲击,受到的冲力大小与缓冲时间成反比。
硬度大的物体由于弹性模量大,变形小,缓冲时间也短,受到的冲力自然就大。而软的物体受力以后变形再回弹的缓冲时间长,冲力就小。受力大,也就容易断了。
随着作用力而变形,通过增加缓冲时间来削弱冲力,这个思维被广泛运用到各领域尤其是提高安全性能的需要中。在中国道家中更是上升到了智慧和哲学的的高度。所谓”天下莫柔弱于水,而攻坚强者莫之能胜,此乃柔德;故柔之胜刚,弱之胜强坚。“(道德经)