横拍一下菜刀会断？看看物理学怎样解释
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横拍一下菜刀会断？看看物理学怎样解释
菜刀是厨房必用的工具 ， 使用菜刀的时候主要有切、斩、拍等动作 。 怎么用力“拍”几下刀怎么就断了呢？
根据物理学中的材料力学 ， 如图所示应菜刀受到外力变形属于“弯曲”一类 。
初中物理就告诉我们什么是弹性形变和塑性形变 。 简单说来就是物体在受到外力消失后能恢复原状的属于弹性形变和塑性形变 。 这样金属、塑料等都具有不同程度的塑性变形能力 ， 故可称为塑性材料 。 玻璃、陶瓷、石墨等脆性材料则无塑性变形能力 。
如果更加深奥一点的刚度和强度问题 。 刚度是指材料或结构在受力时抵抗弹性变形的能力 。 强度是指表示工程材料抵抗断裂和过度变形的能力 。 一般情况下 ， 材料的刚度越大 ， 棒的变形越小；而强度低的钢材 ， 硬度也低 ， 塑性和韧性就高 ， 例如钢板、型材；而强度较高的钢材 ， 硬度也高 ， 但塑性和韧性就差 ， 例如机械零件的中碳钢、高碳钢、菜刀等 。
菜刀用的钢材显然采用强度比较高的钢材 ， 其的主要性能包括拉伸性能（刚度）、冲击性能（强度）、疲劳性能等 。 这里我们必须注意钢材疲劳性能 ， 它也是影响菜刀断裂的重要因素 。 所谓的疲劳性能就是：受交变荷载反复作用时 ， 钢材在应力远低于其屈服强度的情况下突然发生脆性断裂破坏的现象 ， 称为疲劳破坏 。 疲劳破坏是在低应力状态下突然发生的 ， 所以危害极大 ， 往往造成灾难性的“事故” 。
从断裂的图片可以看出 ， 断裂部位位于距离手柄不远处 ， 这应该是由拉应力引起的 ， 首先在局部开始形成小裂纹 ， 然后逐渐扩大 ， 直至突然发生瞬时疲劳断裂 。 这就是说断裂的原因可能是由的钢材的截面、内应力、加工卷边等引起钢材的疲劳性能变化而产生的 。
【横拍一下菜刀会断？看看物理学怎样解释】一般来说 ， 钢材的抗拉强度高 ， 其疲劳极限也较高 。 钢材的内部组织结构 ， 成分偏析及其他缺陷是决定其疲劳性能的主要因素 。 同时 ， 由于疲劳裂纹是在应力集中处形成和发展的 ， 故钢材的截面变化、表面质量及内应力大小等可能造成应力集中的因素都与其疲劳极限有关 。 例如钢筋焊接接头的卷边和表面微小的腐蚀缺陷 ， 都可使疲劳极限显著降低 。
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