題:
為什麼用紙切得這麼好?
thermomagnetic condensed boson
2018-09-10 15:07:07 UTC
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紙是一種非常柔軟的材料,至少在以紙形式存在時。根據所施加的壓力,它將明顯變形,並且容易折疊。

因此,一張紙可能會切穿人類的皮膚並可能穿透較硬/較硬的材料,這是非常違反直覺的,因為當皮膚在紙張上施加壓力時,人們會期望它會折疊或彎曲。然而,很容易從表皮和真皮上大量剪下紙。那怎麼可能?當然,紙的寬度起著重要的作用:紙的寬度越小越銳利,但它變得越柔韌並且應承受的壓力就越小而不會折疊!

我可以想到其他材料,例如塑料薄膜和鋁箔。我的直覺告訴我,塑料箔不會刺穿皮膚,但是鋁箔會刺穿皮膚,儘管我不確定,因為我沒有嘗試過該實驗,因此無法確定。如果這成立,那麼什麼決定材料是否能夠穿透皮膚呢?例如,比紙張柔軟且稀疏的頭髮無法穿過皮膚。是什麼使紙張脫穎而出?有什麼不同才能使它成為好刀具?

也許與它的微觀特性有關,並且它包含許多纖維,但我對此表示高度懷疑,因為鋁箔不包含這些纖維,而且可能還會被切割。

有點相關,對於那些在閱讀此問題及其答案時有些微顫抖的人來說是個有用的詞:* pulpuslacerataphobia *。看起來有些“虛構”的單詞(然後,所有單詞都是...),但是Google給出了一些匹配項。在進行圖像搜索之前,請三思而後行。
當我第一次看到標題時,它是“為什麼剪紙這麼好?”。我對標題的標題進行了建議的編輯,“為什麼剪紙這麼好?”,因為這就是問題的實質。最終,該編輯被拒絕,而贊成“為什麼紙能很好地切開東西?”,因為問題仍然僅在於切開皮膚(在手指等上),所以它不夠準確。如果要使問題更籠統,則應編輯正文以與標題匹配。_並且*可能**通過更硬/更硬的材料_表示您不確定/尚未嘗試過。
我只是注意到一個錯誤的假設:_越小,則越銳利,但也變得越靈活。您會發現東西變得越小,它變得越“硬/硬”。大紙片比小紙片更容易彎曲。除非您的意思是_thinner_,而不是_smaller_。
五 答案:
user7777777
2018-09-10 15:36:23 UTC
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紙張,尤其是剛切開的紙張,似乎具有光滑的邊緣,但實際上,其邊緣是鋸齒狀的(即具有鋸齒狀的邊緣),使其更像鋸子而不是光滑的刀片。這使紙張相當容易地撕破皮膚。鋸齒狀的邊緣大大減小了接觸面積,並導致施加的壓力很高。因此,皮膚很容易被刺破,並且當紙張沿橫向方向移動時,鋸齒狀的邊緣會撕裂皮膚。

紙張可能會容易彎曲,但非常能抵抗橫向壓縮(沿其表面)。嘗試以平行於紙張表面的方向擠壓幾張紙(最好將它們平放在桌子上,然後嘗試橫向“壓縮”),您將明白我的意思。這類似於用金屬鋸而不是橡膠鋸切割皮膚。在這種情況下,紙更像是金屬紙。紙張長度較短時比較僵硬,例如單張紙從紙堆中伸出(這是造成很多時間裁切的原因)。在大多數情況下,握住一張大紙並將其壓在皮膚上並不會比彎曲紙做更多的事情,但是握住紙張使其露出一小段長度將使彎曲變得更加困難。來自皮膚的法向力和向下的力形成所謂的扭矩對。在紙張鬆開之前有一定的閾值扭矩。較短的紙張長度將具有較短的槓桿臂,這將大大增加兩個力未對準的公差。較長距離握住紙張會降低此閾值(即,您必須在接觸點上更精確地向下按壓才能使紙張不彎曲)。這也是確定紙張是壓入皮膚還是彎曲的重要因素。

紙由纖維素短纖維/紙漿製成,它們通過氫鍵和可能的精加工層相互連接。當紙張彎曲或折疊時,折疊線處的纖維會分離並分離,使紙張變得更弱。即使我們展開折疊的紙,那些分離的纖維也不會像以前那樣彼此重新附著,因此折疊線仍保留為機械上較弱的區域並降低了其剛度。這就是為什麼新鮮製成的未折疊紙也更可能引起切紙的原因。

最後,一張紙是否容易割傷皮膚當然取決於它的硬度。這就是為什麼辦公用紙比衛生紙更容易割傷您的原因。紙張的密度(單位面積質量),也稱為克制,直接影響其剛度。

這確實是一個很好的答案,但有幾個問題沒有答案。例如,為什麼在我不扭動臉和緊握雙手的情況下不能閱讀此答案?
@maxathousand因為在同一句話中提到了剪紙和廁紙?
當然,靈活的東西可以很好地切割,例如像以下這樣的線鋸:https://en.wikipedia.org/wiki/Wire_saw或更常用的露營工具。
我不確定邊緣是否呈鋸齒狀是否足以確保切紙效果。我認為,如果您使用弗洛里斯(Floris)的信息編輯了答案,即邊緣實際上包含“堅硬”的多餘材料,那麼這很好,這樣可以輕鬆理解為什麼剪紙效果很好。到目前為止,您的兩個答案都是相輔相成的。
@coniferous_smellerULPBG-W8ZgjR:使紙張邊緣呈鋸齒狀的是紙張所製成的纖維,它與填料顆粒根本無關(儘管它們可以提高清晰度)。
您能否使用明確寫下的信息來編輯答案?我會接受你的回答。
我已經說過@coniferous_smellerULPBG-W8ZgjR:,纖維是切紙的“主要原因”。如果您覺得非常重要,歡迎您親自編輯此答案。
josh
2018-09-10 20:16:41 UTC
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紙是一種非常柔軟的材料

這是正確的,但在任何給定時間僅在一個方向上。在單軸上彎曲紙張時,它會在另一軸上增加大量的剛度。請參閱 SHUKHOV的雙曲面,以及它如何使用雙曲率強化。最好從本文拍攝的這張照片中顯示出來。

Illustration of double curvature strength: A piece of paper shaped like a pizza slice supports a cantilever load when it's forced to bend in double curvature. (Photo by John Lienhard)

我的猜測是,當紙張上的垂直於切紙邊緣的軸上有一定程度的曲率時,大多數裁紙操作都會發生。當曲率平行於切邊時,紙張將彎曲得更多。

當紙用作圓盤切割器時,如sammy gerbil提供的此視頻所示,由於圓盤切割器的極高角速度,離心力會使其變硬。

因此,總而言之,紙張之所以擅長切割,是因為紙張的材料特性使其能夠(在給定的方向上)起到堅硬的作用,並提供所有其他答案,例如鋸齒狀邊緣/鋸切效果。

還請注意,草葉通常以相同的方式彎曲!
我認為,另一種表達方式是紙沒有彈性(模量高)。您可以將一張紙彎曲到其自身的平面之外,但不能在該平面的方向上拉伸或壓縮它。這就是為什麼您獲得引用的文章中描述的屬性的原因。
@DaveTweed是一個不錯的信息。隨時編輯喬什的答案。
抱歉,您的猜測是錯誤的。唯一影響裁切效果的是紙張相對於裁切對象的運動速度和方向。
@vulcan_雖然我的猜測可能仍然是錯誤的,但您的推理似乎不正確,為什麼它可能是錯誤的。必須有一定的力垂直於我們要切割的平面作用。如果紙張沒有剛性,則紙張只會彎曲而不是裁切。這就是為什麼薄紙不裁切而書寫紙不裁切的原因。
我認為這個答案確實是對user7777777的補充,這就是我來這裡尋找的內容。
@josh裁切紙張時不需要施加任何法向力..實際上,如果有橫向力,則彎矩將使薄邊緣遠離裁切物,因為它開始彎曲甚至折疊紙張。 至於薄頁紙..其邊緣不夠鋒利而無法切割,並且太柔韌而無法使邊緣變硬足夠長的時間以進行切割,因此這不是薄頁紙不被切割的原因
@vulcan_我說的是垂直於我們正在切割的平面(即您的皮膚),而不垂直於紙張的表面。在這種情況下,雙曲率強化的整個概念是減輕您所描述的彎曲/折疊問題。如果有什麼我可以添加到我的答案中以使其更清楚的話,請告訴我!
Floris
2018-09-10 16:19:48 UTC
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紙張包含填料顆粒。這些是微觀的“刀具”-例如,參見這張圖片(沉澱碳酸鈣,來自本文

enter image description here

新切紙時,此類顆粒(CaCO3,TiO2等)暴露在邊緣。它們的作用就像任何鋸齒狀的刀片一樣,當您沿著表面滑動邊緣時(例如手指...),可以切割並去除少量材料。這些中的許多一起可以“吃掉”足夠的皮膚以進行切割。

您是否引證說確實是這些填充物是切割的原因?我對造紙並不了解很多,但是我認為外觀不太重要的應用(例如紙板箱)的填充物會更少。然而,我遇到過的最糟糕的裁紙還是來自盒子。
@PhilFrost-這是一個公平的觀點。我回想起80年代的材料科學講座-在網上發表講義之前。如果我能找到一些東西,我會添加它。將紙粘在一起的膠水(粘合劑)也使纖維成為有效的刀刃;紙板有很多粘合劑...
我喜歡這個答案,因為它是迄今為止唯一在紙張邊緣提到這些額外材料的答案。
您在裁切邊上提到的材料來自用於完成某些紙張的粘土或塑料,大多數(廉價)紙張中不會使用這些材料。紙張的切割效果更大,這是因為紙張是一種極具邊緣的東西,它在邊緣的方向上移動得足夠快,可以切穿紙張。
Aganju
2018-09-10 19:54:43 UTC
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主要是沿著紙張邊緣的移動。它會在您的皮膚上產生鋸切效果。

您可以輕鬆地嘗試推入新裁切的紙張(不沿邊緣移動),幾乎無法裁切自己。只要您沿著邊緣移動(請勿嘗試此操作,否則請自行承擔風險),鋸切效果將迅速切斷您的身影。

vulcan_
2018-09-12 23:47:32 UTC
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這裡已經有一些不錯的答案,但也有一些錯誤的信息。 紙作為一種材料,實質上是一種纖維複合材料,例如:壓縮,氈合,通過膠粘劑粘合的纖維,並可能經過表面處理以增強光滑度。這是一種非常薄的薄片,帶有微觀的鋸片邊緣,當它被限制彎曲並沿邊緣方向相對於另一個對象運動時,可以很容易地切割軟材料。

舊紙將像新紙一樣容易切割,並且折疊,彎曲或其他任何結構性構造都不會影響切紙效果。唯一使遮罩變粗糙的是,邊緣相對於被切割的物體來說是薄且可移動的。

裁紙效果的極端例子可以在此視頻中看到 https://www.youtube.com/watch?v=eLXHLRa37_g Maker先生利用離心力的增強作用,用紙將各種材料切成薄片並切成小塊。

儘管也可以用舊紙裁切自己(存儲良好的紙隨著時間的推移其特性只會非常緩慢地改變),但是新鮮紙的裁切效果要好得多。特別是,在不同方向多次彎曲紙張會使紙張變軟,然後再也不會輕易將邊緣靠在皮膚上。離心力是另一回事,它不依賴於剛度,但這與所有意外剪紙完全不同。


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