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woshixi

木虫 (小有名气)

[求助] 问一个和力学相关的问题

将一个直径5mm的陶瓷片粘在直径10mm的铜片上，如果将此试样从1米高空落下，上面的陶瓷片不会裂开；但是将铜片换成钢片，在相同的高度落下，则陶瓷片可能就裂开了，请问，怎么才能定量的描述陶瓷片受到的冲击，以及这种冲击与下面的垫片（铜片，钢片）等因素的关系？
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1楼 2007-06-13 17:09:16
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joetuan

楼主好，这个问题是这样解释的：
1.根据冲量定律：（M垫片+M瓷片）v=F*t------(即重力势能转化为落地瞬间的动能，M表示质量、v则为落地瞬间的速度、F为落地瞬间着地面对垫片及陶瓷片的反作用力，t表示反作用力时间）；
2.物体自由落体的着地速度v=(2*g*H)^(1/2) 因此速度只与落地高有关，而与垫片无关，因此v相同；
3.铜的密度一般为8.9g/cm*3,钢的密度为7.8g/cm*3，因此相同体积的垫片，M铜垫片>M钢垫片，v相同的情况下，由（M垫片+M瓷片）v=F地面*t地=F垫片表面*t陶瓷=M瓷片*v可知，铜垫片情形下的冲量（M铜垫片+M瓷片）v大，而垫片表面在使陶瓷片瞬间速度降至0的过程中的冲击力基本相同，相比之下，缓冲时间t陶瓷（铜垫片）>t陶瓷（钢垫片）。
4.综上，缓冲时间越长，物体越不容易震碎，因此有楼主所述结论！
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8楼2007-06-14 10:27:02
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nanotech

金虫 (著名写手)
跟铜和钢的硬度有关吧，材料硬度不同在撞击那瞬间所提供给陶瓷片的缓冲时间也不一样，陶瓷片因此受到的作用力大小也不一样。所以定量描述本质上还是从陶瓷片受到的外力大小来分析
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3楼2007-06-13 17:40:30
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cccwater

金虫 (正式写手)
首先，这属于界面应力的问题。
其次，要从两个角度考虑，（一）陶瓷与铜或钢结合紧密程度，（二）金属受理后自身受力传导与振动强度。
最后，回答得未必准确，仅供参考。
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4楼2007-06-13 17:44:58
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草葭紫

铁虫 (初入文坛)
我觉得是刚度和冲击韧性，二者若刚度相似，受到相同的力伸缩相同，内应力不大，就不开列，若是陶瓷易碎，则是冲击韧性
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5楼2007-06-14 08:04:59
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