纸条断裂位置之谜

作者: 钟阳春

日常生活中我们经常会提到力,力是物体对物体的作用,它可以使物体发生形变,也可以改变物体的运动状态。

物体在短时间内受到的巨大作用力叫作冲力,冲力通常发生在碰撞、冲击等过程中,其作用时间极短,但瞬时力的大小很大。冲量是力对时间的累积效应,反映了力在一段时间内对物体运动状态的改变效果。

生活中的一切物体都具有惯性,惯性是物体保持原有运动状态不变的性质,惯性的大小只与物体的质量有关,质量越大,惯性越大。不同的材料具有不同的强度,材料的强度是指材料在承受外力作用时抵抗破坏的能力,物体的强度与其材质、厚度、宽度等因素有关。

双手用力拉长纸条,可以随意控制纸条断裂的位置,你相信吗?本期科学课堂为大家带来纸条断裂位置之谜,接下来请跟着本文一起动手实验吧。

科学原理:

当我们匀速缓慢拉纸条时,拉力会逐渐传递到纸条的各个部分,整个纸条各个部分都受到大小相同的拉力,但上半部分还受到铁块对它的拉力,因此上半部分纸条受到的拉力相对较大,随着拉力的逐渐增大,上半部分的纸条首先达到其强度极限,从而发生断裂。

在快速用力拉纸条的瞬间,拉力突然增大。由于铁块具有惯性,它不能立即跟随纸条一起运动,会保持原来的静止状态。短时间内,上半部分纸条受到的冲力较小,又因为铁块的质量很大,在冲量一定时速度变化很小,而纸条下半部分受到的冲力很大,超过其强度极限时,纸条下半部分就会断裂。

材料准备:

A4纸、小铁块、双面胶、记号笔、刻度尺、剪刀

实验操作:

1.用剪刀和刻度尺裁剪一条长30cm、宽3cm的纸条。

2.将纸条中间对折,用记号笔在中间位置画一条横线。

3.将双面胶粘在中间横线处,再将小铁块粘在双面胶上。

4.双手抓住纸条两端,使纸条呈竖直状态,均匀用力缓慢拉动纸条,发现纸条上半部断裂。

5.双手抓住纸条两端,使纸条呈竖直状态,快速用力拉动纸条,发现纸条下半部断裂。

6.多次重复实验,结果都是一样的,可配合语言“我想让哪部分断裂哪部分就断裂”。

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