Domanda:
Perché la carta taglia così bene le cose?
thermomagnetic condensed boson
2018-09-10 15:07:07 UTC
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La carta è un materiale estremamente flessibile, almeno quando è in forma di foglio. Si deformerà notevolmente in base alla pressione applicata ed è facile da piegare.

Pertanto, è estremamente controintuitivo che un foglio di carta possa tagliare la pelle umana e probabilmente anche materiali più rigidi / duri, poiché quando la pelle esercita una pressione sulla carta, ci si aspetterebbe che si pieghi o si pieghi. Eppure è facile avere un taglio grave dalla carta, sia attraverso l'epidermide che il derma. Come è possibile? Certamente la larghezza del foglio di carta gioca un ruolo importante: più è piccolo, più è affilato, ma anche più diventa flessibile e meno deve sostenere una pressione applicata senza piegarsi!

Mi vengono in mente altri materiali come pellicole di plastica sottili e fogli di alluminio. La mia intuizione mi dice che il foglio di plastica non taglierebbe la pelle ma il foglio di alluminio sì, anche se non ne sono sicuro dato che non ho provato l'esperimento. Se questo è vero, cosa determina se un materiale è in grado di tagliare la pelle? Un capello, ad esempio, che è flessibile e più sottile di un foglio di carta, non è in grado di tagliare la pelle. Cosa distingue la carta? Cosa c'è di così diverso che lo rende un buon cutter?

Forse ha a che fare con le sue proprietà microscopiche e che contiene molte fibre, ma ne dubito fortemente perché il foglio di alluminio non le contiene e tuttavia probabilmente taglierebbe anche.

Un po 'correlato, una parola utile per coloro che hanno avuto lievi brividi durante la lettura di questa domanda e delle sue risposte: * pulpuslacerataphobia *.Sembra una parola un po '"inventata" (poi di nuovo, tutte le parole sono ...), ma Google dà diversi risultati con essa.Pensaci due volte prima di andare alla ricerca di immagini.
Quando ho visto per la prima volta il titolo, era "Perché la carta taglia così bene?".Ho suggerito una modifica del titolo a "Perché la carta taglia la ** pelle ** così bene?", Poiché era di questo che si trattava il corpo della domanda.Quella modifica è stata infine respinta a favore di "Perché la carta taglia ** le cose ** così bene?", Che non è così preciso in quanto la domanda riguarda solo il taglio della pelle (sulle dita, ecc.).Se vuoi che la domanda sia più generale, dovresti modificare il corpo in modo che corrisponda al titolo._e ** probabilmente ** attraverso materiali più rigidi / duri_ significa che non sei sicuro / non l'hai provato.
Ho appena notato un presupposto errato: _più piccolo è, più è nitido, ma anche più flessibile diventa_.Scoprirai che più qualcosa diventa piccolo, più ** diventa duro / rigido **.È più probabile che un grande pezzo di carta si pieghi rispetto a un piccolo pezzo di carta.A meno che tu non intendessi _sottile_, non _piccolo_.
Cinque risposte:
#1
+153
user7777777
2018-09-10 15:36:23 UTC
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La carta, specialmente quando è appena tagliata, potrebbe sembrare avere bordi lisci, ma in realtà i suoi bordi sono seghettati (cioè hanno un bordo frastagliato), rendendola più simile a una sega che a una lama liscia. Ciò consente alla carta di strappare la pelle abbastanza facilmente. I bordi frastagliati riducono notevolmente l'area di contatto e fanno sì che la pressione applicata sia piuttosto elevata. Pertanto, la pelle può essere facilmente perforata e, mentre la carta si sposta in direzione trasversale, il bordo frastagliato si strappa la pelle.

La carta può piegarsi facilmente, ma è molto resistente alla compressione laterale (lungo la sua superficie). Prova a spremere alcuni fogli di carta in una direzione parallela alla sua superficie (preferibilmente posizionandoli su un tavolo e cercando di "comprimerli" lateralmente), e vedrai cosa intendo. Questo è analogo al taglio della pelle con una sega di metallo rispetto a una di gomma. La carta è più simile a quella di metallo in questo caso. La carta è piuttosto rigida in brevi lunghezze, come un singolo pezzo di carta che sporge da una risma (che è ciò che causa tagli molto spesso). La maggior parte delle volte, tenere un unico grande pezzo di carta e premerlo contro la pelle non farà molto di più che piegare la carta, ma tenerlo in modo che sia esposto solo un piccolo tratto renderà molto più difficile piegarlo. La forza normale della tua pelle e la forza verso il basso formano ciò che è noto come coppia di torsione. C'è una certa coppia di soglia prima che la carta ceda e si pieghi. Una lunghezza di carta più corta avrà un braccio di leva più corto, il che aumenta notevolmente la tolleranza del disallineamento delle due forze. Tenere la carta a una distanza maggiore riduce questa soglia (cioè è necessario premere in modo molto più preciso sul punto di contatto affinché la carta non si pieghi). Questo è anche un fattore importante per determinare se la carta preme sulla pelle o semplicemente si piega.

La carta è composta da fibre / polpa di cellulosa corte, che sono attaccate l'una all'altra tramite legami a idrogeno ed eventualmente uno strato di finitura.Quando la carta viene piegata o piegata, le fibre sulla linea di piegatura si separano e si staccano, rendendo la carta molto più debole.Anche se apriamo la carta piegata, quelle fibre staccate non si riattaccano l'una all'altra come prima, quindi la linea di piegatura rimane come una regione meccanicamente debole e diminuisce la sua rigidità.Questo è il motivo per cui è più probabile che la carta appena fatta e spiegata provochi tagli.

Infine, se un pezzo di carta taglia facilmente la pelle, ovviamente dipende dalla sua rigidità.Questo è il motivo per cui è molto più probabile che la carta da ufficio ti tagli rispetto alla carta igienica.La densità della carta (massa per unità di area), nota anche come grammatura, ha un'influenza diretta sulla sua rigidità.

Questa è davvero una buona risposta, ma lascia molte domande senza risposta.Ad esempio, perché non riesco a leggere questa risposta senza che la faccia si torca e le mani si stringano?
@maxathousand Perché menziona tagli di carta e carta igienica nella stessa frase?
E ovviamente le cose flessibili possono tagliare abbastanza bene, ad esempio seghe a filo come queste: https://en.wikipedia.org/wiki/Wire_saw o quelle più comuni usate per il campeggio.
Non sono sicuro che i bordi siano seghettati sia sufficiente per garantire che la carta tagli bene.Penso che sarebbe bello se modifichi la tua risposta con le informazioni di Floris che i bordi contengono effettivamente materiali extra che sono "duri" e quindi rende facile capire perché la carta taglia così bene.Entrambe le tue risposte finora si completano bene a vicenda.
@coniferous_smellerULPBG-W8ZgjR: Ciò che rende i bordi della carta seghettati sono le stesse fibre di cui è composta la carta: non ha nulla a che fare fondamentalmente con le particelle di riempimento (sebbene possano migliorare la nitidezza).
Potresti modificare la tua risposta con queste informazioni scritte esplicitamente?Accetterei la tua risposta.
@coniferous_smellerULPBG-W8ZgjR: ho già detto, le fibre sono il motivo * principale * per cui la carta taglia.Se lo trovi molto importante, ti invito a modificare tu stesso questa risposta.
#2
+57
josh
2018-09-10 20:16:41 UTC
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La carta è un materiale estremamente flessibile

Questo è vero, ma solo in una direzione alla volta. Quando si curva la carta su un singolo asse, si aggiunge un'enorme quantità di rigidità all'altro asse. Guarda gli IPERBOLOIDI DI SHUKHOV e come questo utilizza il rafforzamento della doppia curvatura. È meglio mostrato in questa immagine tratta dall'articolo.

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)

La mia ipotesi è che la maggior parte dei tagli della carta avvenga quando c'è una certa curvatura sull'asse che è normale al bordo di taglio della carta. Quando la curvatura è parallela al tagliente, la carta si piegherà semplicemente di più.

Quando la carta viene utilizzata come taglierina a disco, come mostrato in questo video fornito da sammy gerbil, viene irrigidita dalla forza centrifuga delle altissime velocità angolari della taglierina a disco.

Quindi, in sintesi, la carta è brava a tagliare perché le sue proprietà del materiale gli consentono di agire in modo rigido (in una data direzione), così come tutte le altre risposte fornite come bordi frastagliati / effetto segatura.

Nota anche che i fili d'erba sono spesso curvi allo stesso modo!
Penso che un altro modo per spiegarlo sia che la carta è anelastica (ha un modulo elevato).Puoi piegare un foglio di carta fuori dal suo piano, ma non puoi allungarlo o comprimerlo nella direzione di quel piano.Questo è il motivo per cui ottieni le proprietà descritte nell'articolo che hai citato.
@DaveTweed questa è una bella informazione.Sentiti libero di modificare la risposta di Josh.
scusa ma la tua ipotesi è sbagliata.l'unica cosa che conta per l'effetto di taglio è la velocità e la direzione del movimento della carta rispetto all'oggetto che sta tagliando.
@vulcan_ mentre la mia ipotesi potrebbe ancora essere sbagliata, il tuo ragionamento non sembra essere corretto sul motivo per cui potrebbe essere sbagliato.Deve essere presente ** una ** forza normale rispetto all'aereo che stiamo tagliando.Se non c'è rigidità sulla carta, si piegherà semplicemente invece di tagliare.Questo è il motivo per cui la carta velina non si taglia e la carta da lettere sì.
Penso che questa risposta sia davvero complementare a quella di user7777777, ed è quello che cercavo qui.
@josh Non è necessaria alcuna forza normale al foglio che esegue il taglio .. infatti se c'è una forza laterale il momento flettente allontanerà il bordo sottile dal taglio quando inizia a piegare o addirittura piegare la carta. Per quanto riguarda la carta velina, il suo bordo non è abbastanza affilato per essere tagliato ed è troppo flessibile per irrigidirlo abbastanza a lungo da fare un taglio, quindi questo non è il motivo per cui la carta velina non taglia
@vulcan_ Ho detto normale all'aereo che stiamo tagliando (cioè la tua pelle), non normale alla faccia della carta.L'intero concetto di rinforzo a doppia curvatura in questo contesto è di mitigare il problema di flessione / piegatura che hai descritto.Se c'è qualcosa che posso aggiungere alla mia risposta per renderla più chiara, fammelo sapere!
#3
+28
Floris
2018-09-10 16:19:48 UTC
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La carta contiene particelle di riempimento.Questi sono "coltelli" microscopici - vedi ad esempio questa immagine (Carbonato di calcio precipitato, da questo documento)

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Quando la carta viene tagliata di fresco, tali particelle (CaCO3, TiO2, ...) vengono esposte sul bordo.Agiscono come una qualsiasi lama seghettata, tagliando e rimuovendo piccole quantità di materiale mentre fai scorrere il bordo lungo una superficie (come il tuo dito ...).Molti di questi insieme possono "mangiare" abbastanza della tua pelle per fare un taglio.

Hai una citazione per dimostrare che sono davvero questi riempitivi i responsabili del taglio?Non so molto sulla produzione di carta, ma penso che le applicazioni in cui l'aspetto non è così importante, come le scatole di cartone, avrebbero meno riempitivo.Eppure alcuni dei peggiori tagli di carta che ho avuto provengono da scatole.
@PhilFrost: è un punto giusto.Ricordo questo dalle lezioni di scienza dei materiali negli anni '80, prima che gli appunti delle lezioni fossero pubblicati online.Se riesco a trovare qualcosa, lo aggiungerò.La colla (legante) che tiene insieme la carta trasforma anche le fibre in un efficace bordo di coltello;e il cartone ha molto legante ...
Mi piace questa risposta perché è l'unica finora che menziona questi materiali extra sui bordi del foglio di carta.
I materiali che menzioni sui bordi tagliati provengono dall'argilla o dalla plastica usata per rifinire alcune carte, non saranno presenti sulla maggior parte delle carte (più economiche).L'effetto di taglio della carta è più dovuto al fatto che è un bordo estremamente sottile che si muove abbastanza velocemente nella direzione del bordo per tagliare ciò che colpisce.
#4
+16
Aganju
2018-09-10 19:54:43 UTC
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È principalmente il movimento lungo il bordo della carta.Si traduce in un effetto segatura sulla tua pelle.

Puoi facilmente provare a spingere sulla carta appena tagliata (senza muoverti lungo il bordo) e sarà quasi impossibile tagliarti.Non appena ti muovi lungo il bordo (non provarci o a tuo rischio e pericolo), l'effetto di segatura ti taglierà rapidamente.

#5
+3
vulcan_
2018-09-12 23:47:32 UTC
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Ci sono già alcune buone risposte qui, ma c'è anche qualche disinformazione. La carta come materiale è essenzialmente un materiale composito in fibra .. compresse, infeltrite, fibre legate mediante colla e possibilmente trattate in superficie per migliorare la levigatezza.È un foglio molto sottile con un bordo di sega microscopico che, se vincolato contro la flessione e in movimento lungo la direzione dei bordi rispetto a un altro oggetto, può tagliare facilmente materiali morbidi.

la carta vecchia verrà tagliata con la stessa facilità con cui è nuova e la piegatura, la curvatura o qualsiasi altra configurazione strutturale non contribuiscono all'effetto di taglio della carta.l'unica cosa che opacizza è che il bordo è sottile e in movimento rispetto all'oggetto da tagliare.

l'esempio estremo dell'effetto di taglio della carta può essere visto in questo video https://www.youtube.com/watch?v=eLXHLRa37_g Mister Maker sfrutta l'effetto di irrigidimento della forza centrifuga per utilizzare la carta per tagliare e affettare una varietà di materiali

Sebbene sia possibile tagliarsi anche con carta vecchia (la carta ben conservata cambia le sue proprietà solo molto lentamente nel tempo), la carta fresca taglia significativamente meglio.In particolare, piegare la carta più volte in direzioni diverse la ammorbidisce e quindi non manterrà più facilmente il bordo contro la pelle.La forza centrifuga è una questione diversa e non si basa sulla rigidità, ma questa è completamente diversa da ogni taglio di carta accidentale.


Questa domanda e risposta è stata tradotta automaticamente dalla lingua inglese. Il contenuto originale è disponibile su stackexchange, che ringraziamo per la licenza cc by-sa 4.0 con cui è distribuito.
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