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揭秘极品宝刀背后的力学原理,刀好不好用,取决于这几个因素

原创工艺研讨会2011.7.31我想分享

作者:红仍然是开放的,工匠工作室创始人,大马士革刀文化研究员

这件作品的刀被认为是无与伦比的刀?

image.php?url=0Mn5bbXc4G绝世刀

刀的应用只不过是切割,切割,粉碎,削减和切割。简而言之,物体被压力分开。我们可能希望利用高中物理知识从刀的力学开始并做一些分析。

锯齿刀,刀具等。这些工具的外观,材料,用途,重量和长度各不相同。

image.php?url=0Mn5bb7SvZ工具性能调查

涉及的工具形状和机制

根据测试,决定工具性能的形状因素包括:刀刃,楔形刀体,刀架的质量和长度。从机械的角度来看,这些因素与使用效果之间的对应关系如下:

image.php?url=0Mn5bbVeJN工具形状因子与性能之间的对应关系

这些力学知识主要涉及以下几个方面:

1,合成和分解力。力的合成和分解满足平行四边形规则:如果表示两个公共点力F1和F2的线段是与相邻侧面的平行四边形,那么合力F的大小和方向可以是角度的程度在F1和F2之间。和大小来表明。

2,计算压力。压力与物体的力区域的比率称为压力。压力用于比较压力的影响。压力越大,压力的影响越明显。计算压力的公式为: p=F/S,压力单位为Pascal,符号为Pa。

叶片厚度与使用的关系

实验1:切土豆

image.php?url=0Mn5bbkEww切土豆实验

实验2:使用相同的力量绘制同一本书

书籍切割实验

结合两个工作台和工具的规格,刀越锋利,切割物体越容易,即刀刃越薄,切割物体就越容易。为什么?

我们想到了力量对该区域的反思 - 压力。从P=F/S,F是固定的,S越小,P越大; S越大,F越大,P越大。因此,刀的锋利度与刀片的厚度有关。

刀刃楔度与其使用之间的关系

刀刃的楔度和刀片的平直度直接影响刀的使用。

通过实验,用肱骨刀切割的两块骨头的深度很大,用普通菜刀切割骨头的深度很小。还有一个重大发现:普通菜刀有点滚动。

仔细观察这两种工具,普通菜刀的刀片比肱骨刀更平坦,更平坦,因此它可以承受更小的外力,并且在受到强烈冲击后容易卷起;肱骨刀厚而不均匀,因此可以承受的外力更大。

这也让我们意识到刀片较薄的刀(如普通菜刀)不能用来切割骨头等硬质部位,但应选择较厚的刀(如骨刀)进行切割,否则很容易切割刀刃。缺失或切割,影响刀具的使用寿命,当然,用于切割硬物的刀具也与刀片的硬度有关。

刀片的宽度和用途之间的关系

image.php?url=0Mn5bbJPKc刀片宽度与使用之间的关系

通过用菜刀和水果刀切割土豆,可以得出结论,刀越宽,切割物体就越容易;刀越窄,切割物体就越方便。

刀片质量与使用之间的关系

让三种不同质量的刀从同一高度自由落下并切成同一个甘薯。

image.php?url=0Mn5bb5Z9Z削减甘薯实验

刀刃中最锋利的水果刀被切成甘薯,但最浅。是什么原因?看看表中的数据,我们发现水果刀的质量是最小的。经过分析,刀具质量大,惯性大,运动状态难以改变。经过详细分析,得出以下结论:

image.php?url=0Mn5bbFsqh惯性原理

当刀从相同的高海拔处自由落下时,刀以重力加速度g加速。接触物体时的瞬时速度为V=√2gh。当刀接触物体时,合力为F=f-mg。加速度a=F并且m=(f-mg)m=fm-g,刀具在物体中的位移S=V2 2a=2gh /(fm-g)。

因此,当我们控制高度h并且刀的阻力f是恒定的时,切入物体的刀的深度随着刀的质量增加而增加。

我们得出结论,切割相同的物体,刀的质量越高,使用起来越轻松。

刀的质量越高,它就越省力,但有时它可以节省工作量,并且切割的物体不能达到最佳效果。因此,人们经常因不同的物体而选择不同质量的刀具。

image.php?url=0Mn5bbjN9B手工锻造大马士革刀是为了保持硬度和韧性的平衡

总之,我们得出结论。用于战斗的刀,1,刀片应该很薄; 2,刀背不宜过厚,确保楔角平衡,有利于切割; 3,刀片应宽; 4,刀应该足够,但不能超出物理范围,不能太重,难以控制。

image.php?url=0Mn5bb6Eqv手工锻造大马士革刀

刀片越薄,刀片的硬度和柔韧性越高。光线不起作用,因此如果打开一个薄刀片,当遇到硬物时,它很容易塌陷和卷曲。它还需要足够柔韧以允许刀刃保护自身。刀背的厚度决定了整刀的阻力。刀背越薄,如果在受到大的反作用力时不会断裂或弯曲,则需要的刚性和弹性越大。

因此,古代绝世剑最重要的指标是具有足够的韧性,同时保持高硬度。但是,我们都知道,对于钢,硬度和韧性总是矛盾的。硬度越高,韧性越差。

古人解决硬度和韧性有很多矛盾的方法,如折叠锻,插钢,钢等。着名的大马士革刀是折叠锻造工艺的结晶。

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