椰子硬度可高於人類幼年體,比人類老年體更結實,但通常不強於人類成年體。
在某些力學性質方面,人類成年體骨頭完爆椰子。
但椰子能砸死人類成年體,是毋庸置疑的。
以下是資料對比:
首先,不同的材料適用於不同的硬度標準。
例如脆性較大的玻璃、鑽石、陶瓷等材料,適用於莫氏硬度。而具有較高抗性變能力的各類鋼材,通常用洛式、布式硬度。
無論椰子還是人類的頭顱都具有較大的抗性變能力,所以並不適用於莫氏硬度。
而性質相近的材料,洛式、布式硬度,通常和材料的強度(抗拉/抗壓極限)是呈正比的。
所以,要比較椰子和人頭顱的硬度,實際比較強度就可以了。
椰子殼的力學性質如下[1]:
根據經緯方向不同,椰子的強度極限大約是22.6~59.5MPa之間。
楊氏模量1~2GPa,值得注意的是,新鮮椰子殼的彈性模量只有500MPa。
從資料來看,椰子殼的力學性質實際和稍微結實的木材相當。
人類頭顱的力學性質如下[2]:
可以看出人類頭顱的彈性模量,可達2~6GPa,從彈性模量來說,人類(類人猿)的頭顱的確強了4~12倍(這裡資料是新鮮頭顱和新鮮椰子殼對比,乾燥的椰子殼則1~6倍)。
另外一份人類頭顱的彈性模量資料,也是在此區間[3]:
值得說明的是,不同的研究方法和研究材料,可能得到不同的資料結果,但通常差異不大。
接下來看看類人猿額骨和頂骨的強度極限:
人類骨頭不同溼度的壓縮極限強度[4]:
可知,根據不同骨頭,以及乾溼度,人類骨頭的強度在40~76MPa之間,但也只是比椰子殼強那麼一點點。
由於人類頭骨和椰子殼的強度都是一個範圍區間,而且各自區間有交叉。
所以,在一定的條件下,人類頭骨並不見得比椰子殼的強度更高(雖然平均來說,人類的頭顱比椰子殼的強度稍高,約1.5倍左右)
年齡過小或者年齡過大的人類,頭顱的強度都可能無法和椰子相比。
雖然人類的骨頭彈性模量高大165GPa的羥磷灰石所組成,但它通常只佔骨頭的三分之二,其他部分則是由膠原纖維所組成,膠原纖維的彈性模量為1GPa左右。
人的股骨拉伸狀態時的彈性模量上限可達18GPa,雖然比起鋼材差遠了,但也非椰子殼遠遠能比。
但是,隨著人類骨頭的羥磷灰石和膠原纖維的比例,骨頭的力學性質也是千差萬別。
例如小兒的骨頭膠原纖維比例更高,具有更強的柔韌性,但強度不高。老年人的骨頭,雖然無機物比例更高,又因為骨質疏鬆,表現出極差的力學效能。
當然,成年人羥磷灰石和膠原纖維的適中比例,即可避免骨頭的過易屈服,又能避免過易的脆性破壞。
往往表現出超強的力學性質:
股骨、脛骨之類的需要強支撐性的骨頭,強度可達120MPa,可用碾壓椰子來形容了。
成年人骨頭的硬度通常比木頭稍強,大約和磚、砂岩的硬度相當,為鉛的1/4,鋼的1/10[5].
雖然總體上來說,成年人骨頭力學性質強於椰子殼,但我還是不建議諸位成年人親自實驗。
- 首先,椰子不會痛。
- 其次,椰子殼造成了50%的形變,只要不破漏掉椰汁,就完全不影響吃。你的腦子哪怕只造成1%的形變,就可能影響用。
除此之外,人類的頭骨是組裝起來的,尤其是頭骨,是一塊塊拼裝在一起的,中間由更為柔韌但強度更低的組織連結。這有益於人類腦容量的增大,也有益於受到撞擊時力量的緩衝(粘彈性)。
但是,這樣的結構,卻容易讓相關部位骨折。尤其是像太陽穴下翼點這樣的地方,由蝶、頂、額、顳四骨,匯合成“H”形縫隙,當受到外部衝擊力時,由於過於薄弱,這些部位承受的壓強將會遠遠高於骨肉強度上限。
當額頭受到正面衝擊時,衝擊力會往後傳播,造成額結節、翼點、顳骨等部位承受最大的應變。[6]
也就是說,即便你被高空墜地的椰子襲擊在額頭上,額骨沒事兒,但相關連線部位同樣可能骨折。
側面受到衝擊時,下顎骨和顳骨容易發生骨折。
頭頂衝擊時,可在衝擊點形成凹陷區,線性骨折發生於外彎曲區,環狀骨折發生於內彎曲區。
通常來說,相同的衝擊力,側面衝擊最為致命。
椰子:
真是奇怪了,人類為什麼要拿腦子和我比硬度?真是人類迷惑行為大賞。
俺每年都砸死100多個人類,俺就用行動說話,不和你們比資料。
參考
- ^高盟, 石傳志, 張繼嚴. 椰子殼的力學效能試驗研究[J]. 山東科技大學學報(自然科學版), 2018, 037(005):40-44.
- ^王以進, 吳桂榮. 新鮮活類人猿顱骨的生物力學效能實驗研究[J]. 上海科技大學學報, 1992, 015(003):106-110.
- ^朱興華, 陳浚華, 吳國視. 人顱骨結構的動力引數[J]. 實驗力學, 1988(03):71-76.
- ^徐晉彬, 張宏民. 人顱骨力學性質的實驗研究[J]. 醫用生物力學, 1996, 011(001):5-9.
- ^S.C.Cowin, 王德琪, 董務民. 骨的力學效能[J]. 力學進展, 1985(01):92-109.
- ^朱青安, 歐陽鈞. 人體頭部承受正面和側向衝擊的顱骨應力分析[J]. 中國生物醫學工程學報, 1995, 14(2):140-140.