依照我们的生活经验,鸡蛋是很容易碰碎的,但是把一个完整的鸡蛋放在手心,用整个手掌用力捏,大多数人都会惊讶地发现,就算使出浑身力气,鸡蛋依然完好无损。这个看似普通的生活现象,藏着结构力学的大学问。
要理解鸡蛋为什么难捏碎,先得搞清楚手的作用力在蛋壳上的作用路径。当我们用手掌捏鸡蛋时,力量会从掌心传递到蛋壳表面。鸡蛋的形状很特别,它不是平面也不是棱角分明的几何体,而是一个近乎完美的旋转椭球体。这种曲面结构有个神奇的能力:能把作用在某一点的力,顺着曲面扩散到整个蛋壳上。结构力学中把这种现象称为“应力分散”,蛋壳每平方厘米承受的压力变小了,自然就不容易破碎。此外,蛋壳本身的材料特性也帮了大忙。蛋壳的主要成分是碳酸钙,虽然只有零点几毫米厚,却形成了致密的层状结构,这种结构既轻便又坚固。
来源:中国力学学会