狐狸貓與小數蛙在逛遊樂園

看到一旁有個特技表演

「躺釘床」

兩人很有興趣的湊過去看

表演者先將豆腐放在一根鐵釘上

鐵釘簡單的刺進了豆腐

接著表演者邀請台下觀眾

來確認釘子是否尖銳後

表演者就躺上去滿是鐵釘的釘床上

正當大家驚呼之餘

他卻還在上面滾動

過程中毫髮無傷

令大家嘖嘖稱奇

小數蛙解釋

因為釘床上的鐵釘很多

所以將表演者身體重量

平均的分布在每根鐵釘上

這樣直接對皮膚造成的壓力

也相對較小

狐狸貓感到困惑

他不曉得什麼是壓力

於是他問：

是人在心理上

感受不太舒服的那個壓力嗎？

小數蛙說

狐狸貓的答案總是很有創意呢

很適合當個發明家

我們舉個例子好了

當你拿一支鉛筆

筆尖抵住左手食指

筆尾抵住右手食指

如果筆靜止不動

代表的是鉛筆左右兩邊受力相同

但是你會感覺到

抵住筆尖的手指比較痛

而筆尾的這端則沒那麼痛

這就是受力相同

但受力面積大小不同

造成壓力的大小不同

狐狸貓說：

痛是一個主觀的感受吧

有沒有比較客觀的方式

來描述壓力的不同呢？

小數蛙說：

我這裡有兩瓶裝滿的水

我把其中一瓶

以瓶底正立放在海綿上

另一瓶用瓶蓋端倒立放在海綿上

這兩個完全相同的瓶子

裝滿水後重量相同

你可以發現倒立放置的海綿

凹陷程度

大於正立放置的海綿

我們可以用海綿的凹陷程度

來說明承受的壓力大小

狐狸貓說：

所以壓力算是接觸力囉？

因為它一定要接觸

才能造成力的效應

小數蛙說：

你腦筋動得很快呢！

但壓力

其實不能算是力的一種哦

除了力之外

還要考慮受力面積的因素

壓力

是指在受力面積上

所承受的垂直作用力

我們可以用P來代表壓力

F代表是垂直作用力

A是受力面積

單位是每平方公分公克重

或是每平方公尺公斤重

從單位來看

可以知道壓力

包含了力和面積兩種物理量

狐狸貓還是覺得困惑

因為釘床的每根鐵釘的接觸面積

不都是一樣嗎？

那為什麼躺釘床

可以毫髮無傷呢？

小數蛙決定做個實驗

他拿了氣球、鐵釘、簡易釘床

還有秤

小數蛙將氣球放在秤上

然後拿鐵釘由上往下壓氣球

秤讀到的數值

就是小數蛙的施力大小

再拿氣球跟簡易釘床

一樣的將釘床往氣球上壓

去比較這兩個數值上的差異

實驗結果發現

單純拿鐵釘刺氣球

當秤顯示200公克重的力

氣球就破掉了

但從釘床

施予超過10公斤重的力

氣球都還沒破掉

小數蛙跟狐狸貓解釋

釘床有個特別之處

就是它的每根鐵釘

露出高度會是相同的

而這種設計下

這些排列緊密的鐵釘

就組成了一個大的接觸面

根據壓力的定義

是受力面積上

所受的垂直作用力

這時候對於氣球而言

受力面積就變大

如果我要將氣球弄破

就必須出更大的力

瞭解壓力的概念後

小數蛙接著補充說明：

生活中

也有很多跟壓力有關的例子哦！

像是

我們能直接用手將圖釘壓下去

而不受傷

是因為手指接觸端的面積大

可以減少手指受到的壓力

或是下大雨後

草地會積水

容易形成一個小水窪

當看到有人不小心陷在泥地時

可以在上面鋪上一片木板

增加受力面積

讓腳踩下去時

不會一直往下沉

剛剛講的這兩個

都是增加受力面積的生活應用

狐狸貓

你知道哪些是減少受力面積的應用嗎？

狐狸貓說：

我知道！

吸管尾端做成尖端

是將面積縮小

這樣只要出一點力氣

就能將封膜刺破

或是使用刀子切食物時

刀刃能輕鬆地將食物給切割

如果使用刀背的話

需要花更多的力氣

才有辦法切斷

當使用購物袋提重物

手上會留下塑膠袋壓過的痕跡

但如果抱著重物

就不會有了

小數蛙說：

看來你對壓力的概念已經很熟悉了

那就由你來幫我們做個複習吧

狐狸貓將今天學到的知識　進行整理：

壓力是單位面積上的垂直作用力

可以用P=F/A表示

壓力

是力作用在單位面積上的物理量

所以不算是力的一種

當我們用同個提袋提東西時

當東西越重

手上就越容易留下壓過的痕跡

代表壓力增加

如果改用抱的方式拿原本的提袋

接觸面積增加

手則不會留下壓痕

代表壓力減少

最後　和狐狸貓一起腦力激盪吧！

請想一想

如果我們將雙腳

分別踩在一盒雞蛋上

雞蛋卻不會破裂

這是為什麼呢？

歡迎在下方留言告訴我們

下次見囉　bye-bye!