椰子主要结构(从解剖学的角度来说)
椰子硬度可高于人类幼年体,比人类老年体更结实,但通常不强于人类成年体。
在某些力学性质方面,人类成年体骨头完爆椰子。
但椰子能砸死人类成年体,是毋庸置疑的。
以下是数据对比:
首先,不同的材料适用于不同的硬度标准。
例如脆性较大的玻璃、钻石、陶瓷等材料,适用于莫氏硬度。而具有较高抗性变能力的各类钢材,通常用洛式、布式硬度。
无论椰子还是人类的头颅都具有较大的抗性变能力,所以并不适用于莫氏硬度。
而性质相近的材料,洛式、布式硬度,通常和材料的强度(抗拉/抗压极限)是呈正比的。
所以,要比较椰子和人头颅的硬度,实际比较强度就可以了。
椰子壳的力学性质如下[1]:
根据经纬方向不同,椰子的强度极限大约是22.6~59.5MPa之间。
杨氏模量1~2GPa,值得注意的是,新鲜椰子壳的弹性模量只有500MPa。
从数据来看,椰子壳的力学性质实际和稍微结实的木材相当。
人类头颅的力学性质如下[2]:
可以看出人类头颅的弹性模量,可达2~6GPa,从弹性模量来说,人类(类人猿)的头颅的确强了4~12倍(这里数据是新鲜头颅和新鲜椰子壳对比,干燥的椰子壳则1~6倍)。
另外一份人类头颅的弹性模量数据,也是在此区间[3]:
值得说明的是,不同的研究方法和研究材料,可能得到不同的数据结果,但通常差异不大。
接下来看看类人猿额骨和顶骨的强度极限:
人类骨头不同湿度的压缩极限强度[4]:
可知,根据不同骨头,以及干湿度,人类骨头的强度在40~76MPa之间,但也只是比椰子壳强那么一点点。
由于人类头骨和椰子壳的强度都是一个范围区间,而且各自区间有交叉。
所以,在一定的条件下,人类头骨并不见得比椰子壳的强度更高(虽然平均来说,人类的头颅比椰子壳的强度稍高,约1.5倍左右)
年龄过小或者年龄过大的人类,头颅的强度都可能无法和椰子相比。
虽然人类的骨头弹性模量高大165GPa的羟磷灰石所组成,但它通常只占骨头的三分之二,其他部分则是由胶原纤维所组成,胶原纤维的弹性模量为1GPa左右。
人的股骨拉伸状态时的弹性模量上限可达18GPa,虽然比起钢材差远了,但也非椰子壳远远能比。
但是,随着人类骨头的羟磷灰石和胶原纤维的比例,骨头的力学性质也是千差万别。
例如小儿的骨头胶原纤维比例更高,具有更强的柔韧性,但强度不高。老年人的骨头,虽然无机物比例更高,又因为骨质疏松,表现出极差的力学性能。
当然,成年人羟磷灰石和胶原纤维的适中比例,即可避免骨头的过易屈服,又能避免过易的脆性破坏。
往往表现出超强的力学性质:
股骨、胫骨之类的需要强支撑性的骨头,强度可达120MPa,可用碾压椰子来形容了。
成年人骨头的硬度通常比木头稍强,大约和砖、砂岩的硬度相当,为铅的1/4,钢的1/10[5].
虽然总体上来说,成年人骨头力学性质强于椰子壳,但我还是不建议诸位成年人亲自实验。
- 首先,椰子不会痛。
- 其次,椰子壳造成了50%的形变,只要不破漏掉椰汁,就完全不影响吃。你的脑子哪怕只造成1%的形变,就可能影响用。
除此之外,人类的头骨是组装起来的,尤其是头骨,是一块块拼装在一起的,中间由更为柔韧但强度更低的组织链接。这有益于人类脑容量的增大,也有益于受到撞击时力量的缓冲(粘弹性)。
但是,这样的结构,却容易让相关部位骨折。尤其是像太阳穴下翼点这样的地方,由蝶、顶、额、颞四骨,汇合成“H”形缝隙,当受到外部冲击力时,由于过于薄弱,这些部位承受的压强将会远远高于骨肉强度上限。
当额头受到正面冲击时,冲击力会往后传播,造成额结节、翼点、颞骨等部位承受最大的应变。[6]
也就是说,即便你被高空坠地的椰子袭击在额头上,额骨没事儿,但相关连接部位同样可能骨折。
侧面受到冲击时,下颚骨和颞骨容易发生骨折。
头顶冲击时,可在冲击点形成凹陷区,线性骨折发生于外弯曲区,环状骨折发生于内弯曲区。
通常来说,相同的冲击力,侧面冲击最为致命。
椰子:
真是奇怪了,人类为什么要拿脑子和我比硬度?真是人类迷惑行为大赏。
俺每年都砸死100多个人类,俺就用行动说话,不和你们比数据。
参考- ^高盟, 石传志, 张继严. 椰子壳的力学性能试验研究[J]. 山东科技大学学报(自然科学版), 2018, 037(005):40-44.
- ^王以进, 吴桂荣. 新鲜活类人猿颅骨的生物力学性能实验研究[J]. 上海科技大学学报, 1992, 015(003):106-110.
- ^朱兴华, 陈浚华, 吴国视. 人颅骨结构的动力参数[J]. 实验力学, 1988(03):71-76.
- ^徐晋彬, 张宏民. 人颅骨力学性质的实验研究[J]. 医用生物力学, 1996, 011(001):5-9.
- ^S.C.Cowin, 王德琪, 董务民. 骨的力学性能[J]. 力学进展, 1985(01):92-109.
- ^朱青安, 欧阳钧. 人体头部承受正面和侧向冲击的颅骨应力分析[J]. 中国生物医学工程学报, 1995, 14(2):140-140.
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