菜刀上的力學(xué)

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1、以切肉為例：1，刀刃鋒利，肯定刀鋒對(duì)肉的壓強(qiáng)會(huì)很大。如果肉表面支撐不住，刀刃就會(huì)切下去。反之依然；2，刀把、刀刃長(zhǎng)時(shí)，手在移動(dòng)幅度較小的情況下，刀可以起伏很大，適合切較厚、較多的蔬菜等，不會(huì)覺(jué)得累；3，刀身寬窄，是對(duì)應(yīng)刀的重量，在揮動(dòng)的時(shí)候，可以?xún)?chǔ)存很大的勢(shì)能；刀刃的壓強(qiáng)，就更大；4，鋸齒形刀刃的壓強(qiáng)會(huì)更大，更省力，但切口比較粗糙；按照用力情況分析：刀把不能太高，使它的的延長(zhǎng)線接近刀刃中點(diǎn)，刀就不會(huì)容易傾斜；刀落下時(shí)，刀的重心應(yīng)靠近肉的中心（尤其是砍排骨時(shí)候）；（尖銳的刀最省力；）菜刀上的力學(xué)（2003級(jí)???張海峰）日

2、常生活中，任何生活用具都是根據(jù)一定的原理構(gòu)造而成的。在廚房里，我們經(jīng)常用到菜刀，其構(gòu)造原理是什么呢？我們不妨應(yīng)用自己所學(xué)過(guò)的物理知識(shí)，對(duì)其構(gòu)造上的力學(xué)進(jìn)行分析。一、菜刀的總體結(jié)構(gòu)分析菜刀主要是由刀刃，刀身和刀把三部分構(gòu)成的。從總的分析，刀刃和刀身都是用鋼鐵制成的，而刀把則是木頭。其原因是由于鋼鐵的硬度較大，可以用來(lái)剁切許多堅(jiān)硬的東西。刀把如果也用鋼鐵制成，則使用起來(lái)就非常笨重了，為此是用木頭代替，既省鋼鐵材料，使用起來(lái)又輕便又省力。再則，由于刀身是質(zhì)量較大的鋼鐵材料制成的，其重心是在刀身上。用菜刀切東西時(shí)，就相當(dāng)于使用杠

3、桿工作，這時(shí)手作用在刀把上力的力臂大于切東西的阻力臂，這樣就達(dá)到省力的目的。二、菜刀的局部構(gòu)造分析1、對(duì)刀刃的力學(xué)分析菜刀的刀刃是用來(lái)切削食物的。刀刃的橫截面是一個(gè)三角形，且刃尖是非常銳利，即是三角形的頂角0很小。當(dāng)我們使用菜刀切削食物時(shí)，給刀刃施加作用力F時(shí)，由于刀刃與食物接觸面積極小，產(chǎn)生的壓強(qiáng)便非常大，從而把食物割開(kāi)。同時(shí)這個(gè)力F會(huì)產(chǎn)生另一個(gè)效果，即是使刀刃對(duì)兩側(cè)面推壓食物，把食物切開(kāi)。從力的分解角度來(lái)看，刀刃對(duì)兩個(gè)側(cè)面的推壓作用力為F和F為力F的兩個(gè)分力。若刀刃的截面是等腰三角形，則根據(jù)力的平行四邊形定則可知，F(xiàn)

4、=F=F/2Sin0.當(dāng)0角越小時(shí)，推壓力F就越大。也就是說(shuō)，刀刃越鋒利，菜刀越容易切削物體。2、對(duì)刀身的力學(xué)分析不同的菜刀，刀身的形狀不一樣，這是由于它們的用途不同之所致。如：肉刀因?yàn)槌腥馔猓袝r(shí)還要跺肉骨，所以需要質(zhì)量大的刀身。當(dāng)?shù)兑砸欢ǖ乃俣榷逑氯?，因質(zhì)量大，跺骨頭的機(jī)械能也就大，這樣就容易跺爛了肉骨頭。相對(duì)來(lái)說(shuō)，水果刀由于常用來(lái)切削水果，不需要太大的力，所以水果刀的質(zhì)量就輕小些，且較靈活地轉(zhuǎn)動(dòng)削水果皮。3、對(duì)刀把的力學(xué)分析刀把上刻有條紋，其目的就是要增大與手接觸的粗糙程度，從而增大摩擦力，不至于由于油膩而滑手。

5、根據(jù)上述的菜刀上的力學(xué)分析，我們今后選取用菜刀時(shí)，盡量要使刀刃鋒利，可用磨石來(lái)磨達(dá)到鋒利。而且要根據(jù)不同的用途來(lái)選擇不同的刀身。一提起"刀"這個(gè)字，真是無(wú)人不知，無(wú)人不曉。"刀"，家家戶(hù)戶(hù)都有，而且是必不可少的，幾乎每天都用它來(lái)切、割、砍、削食物，而我們現(xiàn)在所要研究的就是"刀"與物理學(xué)中的力學(xué)之間的關(guān)系。菜刀的結(jié)構(gòu)：菜刀主要由刀刃（1）、刀身（2）和刀把（3）三部分組成。?　　　　一、刀刃　　菜刀的刀刃是用來(lái)切削食物的，刀刃的截面是一個(gè)三角形，且刀尖非常銳利，即三角形頂角θ很小，當(dāng)我們使用菜刀切削食物，給刀刃施加力F時(shí)，

6、首先，這個(gè)力作用在食物上，對(duì)食物產(chǎn)生很大的壓強(qiáng)，從而把食物切開(kāi)，同時(shí)，這個(gè)力會(huì)產(chǎn)生兩個(gè)效果，這就使刀刃的兩側(cè)面的推壓作用力F1、F2為F的兩個(gè)分力，若刀刃的截面是等腰三角形，根據(jù)力的平行四邊形定則可知F1=F2=F/2Cos?。因此，θ越小，刀刃越鋒利，菜刀越容易切削食物，但刀刃的強(qiáng)度和鋼度要相對(duì)減弱，我們磨刀的目的就是減小刀刃的頂角?！　　　《?、刀身　　不同的菜刀，刀身的形狀有很大的不同，常用的菜刀，刀身呈長(zhǎng)方形，厚度一般為1mm左右，剁肉用的肉刀（肉斧），刀身呈圓弧形，且非常厚實(shí)，如圖所示，水果刀，整體較小，刀身長(zhǎng)而

7、窄，質(zhì)地較輕。這些刀的形狀是由他們的用途決定的，對(duì)于肉刀，因?yàn)橐腥?，同時(shí)，還要跺肉骨頭，所以需要質(zhì)量較大的刀，當(dāng)菜刀以一定速度去切肉或"跺"肉骨頭時(shí)，質(zhì)量大的菜刀就會(huì)對(duì)食物產(chǎn)生較大的作用力，從而達(dá)到切削食物的目的，而對(duì)于水果刀，切割的是水果，相對(duì)較脆，所以切削時(shí)，不需要很大的作用力，所以質(zhì)地較輕的水果刀，慣性小，容易操作。?　　　　三、刀把　　　　如果用刀"跺"骨頭時(shí)，當(dāng)?shù)兜那岸私佑|骨頭時(shí)，手會(huì)感到刀把向下震，反之則向上震，有那么一個(gè)位置，刀上的這一點(diǎn)跺到物體上時(shí)，手感十分輕松，這是因?yàn)槔@軸轉(zhuǎn)動(dòng)的任何物體都有一個(gè)"打擊

8、中心"，當(dāng)力的作用線通過(guò)"打擊中心"時(shí)，轉(zhuǎn)動(dòng)軸所受的"打擊"作用力為零，屠夫經(jīng)常用來(lái)跺肉的肉斧的刀身是圓形的，這是為了在"跺"肉骨頭，不管力的哪一個(gè)部位與肉骨頭接觸，都能保證肉骨頭對(duì)刀的作用力基本上通過(guò)以刀柄為轉(zhuǎn)動(dòng)軸?quot;打擊中心"，這樣就可以減小跺肉時(shí)刀對(duì)手的作用。在我們?nèi)粘Ｉ钪?，力學(xué)現(xiàn)象隨處可見(jiàn)，從而對(duì)力