菜刀上的物理知识
以上是我们组关于刀具的研究性学习 成果。相信大家一定掌握了更多关于刀具 的知识。
科学的道路无止境,希望大家能够勤 于探索,敢于创新。
谢谢!
The end
二、劈柴刀
和菜刀一样,劈柴刀也由 刀刃、刀身和刀把构成。那么 他们之间有什么区别呢?刀刃、 刀身的关系究竟怎么样呢?
根据力的分解,我们知道刀口斜面的 长度比刀背宽几倍,刀口给旁边的推力, 就等于作用力的几倍。譬如一把斧头的刀 口斜面长4寸,刀背宽1寸,我们用10公斤力 来劈柴,那么,它向两边推压木柴的力就 各为40公斤。如果把这把斧头的刀背宽度减 小一半,同样用10公斤力,斧头刀口向两旁 的推力就增大到80公斤。所以,刀背越薄, 刀口斜面越长,用起来就越省力。
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三、平面碎段复体暗光花纹刃 (日本刀)
武士刀演变自唐刀,武士刀锻造业在 其千百年的发展中,刀匠大师们总结了种 种经验。从钢材的冶炼,挑选,到钢材在 刀身不同部位的搭配,再到成形刀的热处 理过程,处处蕴含着丰富的力学知识。
三、刀身横截面结构 日本刀锋利而又不易弯曲,即是拥有刃口的高硬度的特 性。同时,日本刀又不易折断,即是拥有刀身的高冲击韧性 的特性。 集刚柔于一身,日本刀如何做到呢?有别于世界各国的 刀剑,日本刀并非由一块钢材打造而成。在其制作工序中, 独具体色的“造边”工艺是将不同性质的钢料搭配组合,从 而达到刀的刚柔合一。 以本三枚式造边发为例: 典型的“本三枚”式锻造过程及其截面首先、在刀刃处 用含碳量高,也是硬度、刚度较高的玉钢,可以使得锐角很 小的刀尖保持锋利但不易卷刃。 其次、在刀内部用含碳量低,也是强度更大的钢,可以 保证刀身足够高的冲击韧性。 最后、在刀侧,用含碳量适中,富有韧性与弹性的刃金 包裹刀身。在收到冲击时,可以通过弹性形变将部分能量吸 收。减小刃部所受的应力。又可进一步加强刀身的稳定性。
总的来说,武士刀的锻造工艺是历史上 千万刀匠的经验结晶,充满着一种神秘色 彩,是一种重要的精神文化。尽管这一工 艺并非完全系统化理论化的学科,但其中, 自选材、折返锤炼、钢材搭配以至热处理, 十分符合材料力学、结构力学、金相学以 及热力学的设计原理。因而武士刀拥有锋 锐坚硬的刀刃和强韧的刀身,与大马士革 刀与亚克力剑并称为世界三大名刃。
பைடு நூலகம்
三、刀把
如果用刀"跺"骨头时,当刀的前端接触骨头 时,手会感到刀把向下震,反之则向上震,有那 么一个位置,刀上的这一点跺到物体上时,手感 十分轻松,这是因为绕轴转动的任何物体都有一 个"打击中心",当力的作用线通过"打击中心"时, 转动轴所受的"打击"作用力为零,屠夫经常用来 跺肉的肉斧的刀身是圆形的,这是为了在"跺"肉 骨头,不管力的哪一个部位与肉骨头接触,都能 保证肉骨头对刀的作用力基本上通过以刀柄为转 动轴? 打击中心",这样就可以减小跺肉时刀对手 的作用。
因为木柴很硬,用薄的刀去劈它,木 柴对刀也产生很大的反作用力,很容易把 薄刀的刀口折断;另一方面,薄刀没有象 劈柴刀这样厚实的身子,劈起来使不出力, 也不易把木柴劈开。柴刀虽然不及薄刀省 力,但它刀身厚实,沉甸甸地具有相当的 重量,承受冲击力的强度也高,我们利用 它本身的重量和刀背上的力已足够把木柴 劈开。所以,劈柴刀也就打成象今天这种 模样了。
二、刀身
不同的菜刀,刀身的形状有很大的不同,常 用的菜刀,刀身呈长方形,厚度一般为1mm左右, 剁肉用的肉刀(肉斧),刀身呈圆弧形,且非常 厚实,水果刀,整体较小,刀身长而窄,质地较 轻。这些刀的形状是由他们的用途决定的,对于 肉刀,因为要切肉,同时,还要跺肉骨头,所以 需要质量较大的刀,当菜刀以一定速度去切肉或" 跺"肉骨头时,质量大的菜刀就会对食物产生较大 的作用力,从而达到切削食物的目的,而对于水 果刀,切割的是水果,相对较脆,所以切削时, 不需要很大的作用力,所以质地较轻的水果刀, 惯性小,容易操作。
刀具上的物理知识
制作:十组 Ten
一提起"刀"这个字,真是无人 不知,无人不晓。"刀",家家户户 都有,而且是必不可少的,几乎每 天都用它来切、割、砍、削食物, 而我们现在所要研究的就是"刀"与 物理学中的力学之间的关系。
一、菜刀
菜刀的结构:刀刃、刀身和刀把
一、刀刃
菜刀的刀刃是用来切削食物的,刀刃的截面 是一个三角形,且刀尖非常锐利,即三角形顶角θ 很小,当我们使用菜刀切削食物,给刀刃施加力F 时,首先,这个力作用在食物上,对食物产生很 大的压强,从而把食物切开,同时,这个力会产 生两个效果,这就使刀刃的两侧面的推压作用力 F1、F2为F的两个分力,若刀刃的截面是等腰三角 形,根据力的平行四边形定则可知 F1=F2=F/2Cos 。因此,θ越小,刀刃越锋利,菜 刀越容易切削食物,但刀刃的强度和钢度要相对 减弱,我们磨刀的目的就是减小刀刃的顶角。