- 趣味物理學
- (俄)別萊利曼著 余杰編譯
- 929字
- 2021-10-29 17:59:23
14.我們與大海獸很像
如果我們坐在小木凳上肯定會感覺不舒服,但是,如果我們坐在沙發上,就會覺得非常舒適,這到底是為什么呢?為什么躺在質地很硬的繩索制成的吊床上就有種柔軟的感覺呢?為什么我們把床上的彈簧墊換成金屬網還是覺得躺著很舒服呢?
道理很簡單。一般的凳子表面是平滑的,我們的身體能接觸的面積很小,我們將軀干的全部力量都集中在了那一小塊區域里。而沙發的表面是柔軟的,軀干能接觸的面積就會變大,它能將軀干的重量分散開。由于單位面積上受到的壓力越大,承受的壓強越小,我們坐著也就越舒適。
簡而言之,問題在于平均分配的壓力上。當我們愜意地躺在柔軟的床上時,床面在我們身體的壓迫下會出現凹凸不平的凹陷。如此一來,身體的壓力能夠均勻地分布在床的底面上,施加在每平方厘米上的力也只有幾克。這樣的情況下,無論是躺著還是坐著都會很舒服。
如果用數字表示出這樣的差異就是:一個成年人身體表面的面積約為2m2,或20000cm2。倘若我們躺在床上,那么我們的身體與床接觸的面積大約為我們身體表面積的,換句話說就是0.5m2或者5000cm2。我們的重量約為60kg(中等體重)或者60000g。就是說,平均下來每平方厘米受到的壓力只有12g。假如我們躺在幾塊光板上,那么身體接觸的支撐面只有很少的幾塊地方,把它們全都加在一起也只有約100cm2,所以壓強約是0.5kg/cm2,而不是之前的小數字了。這樣的差別顯而易見,所以,我們的身體幾乎是在一瞬間就能感受到這種差別,我們會說“真是硌得難受。”
不過,假如把壓力分散到很大的接觸面上的話,就算床再堅硬,我們也不會覺得不舒服。試想一下,你躺在柔軟的泥地上,那上面還印著你的身體的印跡。你先從泥地上站起來,等到泥土被風干(泥土變干時其實會縮水5%~10%,不過我們將這種情況排除掉)。此時泥地的堅硬程度會和石頭相當,不過上面依舊留有你身體的印跡。你現在再躺下去,用身體把那個印跡填滿,就會有種躺在柔軟的羽絨被褥上的感覺,肯定不會硌得難受,盡管你等于躺在了石頭上。你此時就成了傳說中的大海獸。在羅蒙諾索夫的詩中,我們能夠找到這樣的描述:
仰臥在棱尖角銳的石頭上,
對硬邦邦的棱角不以為然,
擁有巨大神力的大海獸認為,
身下不過是稀軟的淤泥。
不過我們躺在“硬床”上不覺得硌并不是因為我們具有“神力”,而是將體重分散到了比較大的接觸面積上罷了。