科学原理:Q弹一下——弹力
发布时间:2020-07-14
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科学原理:Q弹一下——弹力

(图片来源:pixabay)

如果你喜欢吃甜食,或许对珍珠奶茶里的珍珠、Q弹的糯米麻薯,以及晶莹剔透的布丁不陌生。这些食物的魅力不仅在于诱人的口味,更来自于劲道弹牙的口感。不过,你知道这种神奇的口感来自何处吗?

这样的力可不仅仅藏在甜食里,在女孩子头发上的皮筋,校园操场上的跑道,还有菜市场里常见的简易弹簧秤,都有它的身影。说到这里你可能已经猜到了,它就是弹力。

如果对它深入了解,你会发现弹力是种很有“个性”的力,不信?现在就让我们走进它的三大个性。弹力的第一大个性:懒惰。听起来好像并不是什么优点,但事实的确如此,弹力每次的产生都需要别人拉它一把。也就是说,它首先需要物体受到其他的力而发生形变后,才能被动产生。

弹力的第二大个性:倔强。弹力的存在就是为了努力维持自己原本的样子。试着回忆一下,当你拉扯橡皮筋时,手指会感受到一阵阻力。这是因为橡皮筋不得已被你给拉长了,于是产生了一股力让自己变回原本的长度。这时假如你放手,橡皮筋就会在这个弹力的作用下恢复原来的样子。

弹力的倔强可以说无处不在。当你轻咬麻薯时,麻薯会对你的牙齿产生弹力,于是带给你Q弹的口感。当你在学校的塑胶跑道上跑步的时候,你也会有类似的体验,跑道使用的弹性材料,也会在你的脚向下压时产生反方向的弹力,这样便起到了一定程度的缓冲作用,会让你跑起步来感觉更轻松。而菜市场里的简易弹簧秤就是一种弹簧测力计,当菜贩把装有蔬菜水果的塑料袋挂在弹簧下的挂钩上时,蔬菜水果由于重力的作用向下沉,并同时向下拉动弹簧。此时弹簧便产生了反向的弹力,等到弹簧稳定不动时,弹簧所产生的弹力大小与蔬菜水果自身的重力相等。

那么,具体的弹力大小又是怎么测出来的呢?这就要提到弹力的第三大个性:直率。这么说是因为弹力的大小都直截了当地体现在了物体的外形上:在弹性限度内(对弹簧来说就是弹簧没被暴力拉坏的前提下),物体形变的程度越明显,弹力值就越大。让我们再来回忆一下拉扯橡皮筋的过程,刚开始拉扯的时候,你会觉得将橡皮筋拉长并不是什么困难的事。但当它被越拉越长以后,明显会让人觉得越来越费劲。这正是因为橡皮筋产生弹力的大小与其伸长的长度成正比。这个规律最早由科学家胡克发现,所以被称为胡克定律。同样的原理用在弹簧上,便有了弹簧测力计。由于弹簧每次伸长的长度都对应着一个特定的弹力值,物体重力的大小又等于弹簧的弹力值,这样一来,重力的大小就被直观地转化成了弹簧的长度。据此标好刻度,力的大小便一目了然了。

还有件事需要你注意,弹力的大小并不仅仅受物体形变程度的影响,物体本身的性质同样是很重要的影响因素,物理学家通常用倔强系数这个词来衡量。顾名思义,倔强系数越高的物体韧性越强,伸长相同长度时能产生的弹力也就更大。



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