厨刀背后的力学原理
2024-10-06

  由于巧克力质地较脆,韧性较差◆■★◆,因此不会和豆腐一样出现比较明显的局部变形。在刀刃开始向下平压巧克力外表面之初,刀刃下方的巧克力只需要稍微向下移动相对较小的一段距离★★◆■◆,就会使附近巧克力受到的作用力超过了巧克力的分子间作用力。于是,裂纹便形成了★◆★■,并迅速向外扩展★■■★◆◆,直到整个巧克力裂开。

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  没错,这些都来自于初中二年级物理课本中有关力学(第七章、第八章等)和机械能(第十一章第四节)方面的知识。

  厨房里的食材丰富多样,例如具有高韧性纤维的牛肉,非常硬的大骨头以及很容易变形和掉渣的面包等等◆■★★★,倘若我们用普通厨刀来切它们★◆◆★,那可太费劲了,这又怎么办呢?

  [2] 黄建洪■★. 对锋利刀刃磨损机理和热处理工艺的探讨[J]. 兵器材料科学与工程■◆★◆, 1988(03):24-33■★★.

  斩骨刀是专门用来劈砍大骨头的厨刀。这种刀的刀身较厚■■,刀刃较钝,因此整体重量偏大◆◆★。

  在斩骨时★◆■,大师傅们一般气沉丹田,站稳重心◆◆◆◆★★,然后手拿斩骨刀,抡圆了胳膊使劲往下一砍,坚硬的骨头便应声而断。在这个过程中,抡圆胳膊是为了尽力提高斩骨刀的高度,从而在劈砍时靠其沉重的刀身尽量赋予其足够的动能■★◆◆★。这不正是我们初中物理课本中机械能的转化原理嘛(初中物理人教版八年级下册):

  如果我们继续竖直向下切,那么刀刃两侧豆腐所受到的拉伸力和剪切力逐渐增加■◆■◆■,当其中某一部位的受力超过了豆腐的分子间作用力时★■★◆,豆腐便会在这一部位发生破坏★★■,从而产生了切面◆◆◆■◆。

  即使是被打磨得相当锋利的直刃刀,我们也很难用它刺入肉制品,并继续进行下一步的切割操作。而杀猪刀的优势在于,弯曲的刀刃可以使厨师更灵活地发力★◆◆■,同时增加了对肉制品的切割行程。因此,猪肉佬可以凭借杀猪刀那锐利的刀刃轻易地刺穿皮肉,然后使劲往下一划◆◆★★,便可以将一块肉整齐地割下来。

  1.刀刃使附近的食材产生了局部变形,从而对附近的食材产生了复杂的作用力★★★■。当这种作用力大于食物的分子间作用力时,食材就被切开了。

  如果要处理大体积的肉块◆◆★,我们该怎么办呢?是用3米的长刀直接切块吗◆◆■◆?厨师们才不会那么笨呢◆★◆■,他们选择使用专用的杀猪刀(当然啦,用杀猪刀处理牛羊肉也是可以滴)■★★。

  万万没想到吧,力学在生活中这么有趣◆★■,你还有什么好玩的体会和想法,欢迎课后和课代表蝌蚪君沟通交流★■◆★■!

  最后要提醒大家★◆★★,厨刀是危险物品■★■■★◆,在使用时一定要注意安全◆◆★,最好是在家长的监护下操作,防止误伤哦!

  既然我们无法采用传统的按压切割法切面包,那我们就改成锯切吧★★■■■!面包刀正是一把小小的锯子,它的刀刃部位有着很多方向相反的小锯齿。在切面包时,只需用面包刀在面包上轻轻地拉动,便可以将纤维轻松锯断。这样虽然会掉一些面包渣,但是可以完美地保持面包松软的形状。

  因此■◆★★■,我们有时候会发现◆■★★★,一般不需要用刀将巧克力全部切下去■★◆★■◆,便可以使之分裂为两半。

  此时★■■,由于这一部分豆腐的移动,被平压区域附近的豆腐同时受到了拉伸力和剪切力的作用■◆■◆。用力学术语来说,那就是由于外力导致的豆腐局部变形★■,使得在刀刃附近的豆腐同时受到了拉应力和剪应力的共同作用。

  一把刀刃的局部放大图,可以看到很明显的厚度以及使用后的磨损痕迹(图源:腾讯)

  这个时候就是专业厨刀派上用场的时候啦★◆■■★◆!例如■★,斩骨刀可以轻易地劈砍骨头、水果刀可以轻松切开各类水果、面包刀可以完美地切割面包、剔骨刀则可以灵活地去掉骨头上的碎肉等等。那么,这些专业厨刀又应用了那些额外的力学原理,我们来看看吧!

  首先我们要清楚,即使是我们在市面上能买到的最锋利的刀,它的刀刃部位仍然具有一定的厚度■★★■★★。

  和常见的直刃刀不同,杀猪刀具有弯曲的刀刃,就像是一轮弯月,细细打磨后◆■■■★■,刀刃上仿佛还泛着寒光◆■◆。电影《国产凌凌漆》里,周星驰扮演的猪肉佬就有这么一把威武霸气的杀猪刀。

  喜欢吃切片面包的同学可能尝试过自己切面包片,却发现家用的普通厨刀无法胜任这份工作★★★◆■。由于面包本身质地松软,并且含有大量不容易切断的纤维,因此,使用普通厨刀切面包的话,很容易使面包严重变形◆★■■◆,不复之前松软的形状。

  在军事方面◆◆★◆,大名鼎鼎的尼泊尔弯刀与蒙古马刀也都采用了这种弯曲的刀刃■◆■◆★,杀伤力颇高。

  另外,由于骨头较硬,较钝的刀刃可以保证斩骨刀在劈砍时不会打滑,也不会被轻易崩碎◆★。

  同样地,我们还可以使用面包刀来切西红柿等汁水较多的水果和蔬菜,避免由于挤压而损失大量汁液。

  一个物体从高处下落,物体的重力势能转化成了它的动能…动能和势能可以互相转化。

  厨刀是我们每个人家庭中必备的工具◆◆◆◆,没有了厨刀,我们就没办法高效快捷地制作各式美味佳肴。在市场上,我们可以买到五花八门的厨刀◆■◆★◆:片刀、文武刀、斩骨刀、杀猪刀、剔骨刀、面包刀等等。不过同学们,你知道这些厨刀背后蕴含有哪些力学原理吗?

  在开始切豆腐时,倘若我们将刀刃与豆腐接触的地方放大后再观察★★■■★,就会发现刀刃下方的那一部分豆腐受到了刀刃向下平压的作用力,从而向下移动了一小段距离。

  其实,我们家中经常使用的普通厨刀由于日常磨损,在刀刃处存在有大量的细微磨损■■★★★,这些磨损也可以起到锯齿的作用。因此,在用普通厨刀遇到不好切的食物时,我们可以尝试采用面包刀这种拉锯的办法来提高切割效率。

  接着,随着厨刀的厚度从刀刃到刀身逐渐增大,厨刀的侧面还会对豆腐施加水平向外的压力◆■,从而继续分离切面◆■★◆■◆。

  现在,我们选取一块豆腐(韧性较强)以及一块巧克力(韧性较差)作为研究对象◆◆■■★,利用一把普通的厨刀分别将它们切成两半,看看是什么情况吧。

  我们可以很轻易地用一把刀切开一块豆腐,也可以稍微再使点劲切开一块牛肉。如果我们的力气再大点,还可以剁开一根骨头。那么,在切开这些食材的过程中★◆,厨刀的刀刃处究竟发生了什么呢■★?