網友問:把完美球體放在平坦的地面上,接觸面積為零嗎?

2020-12-05 艾伯史密斯

從數學角度看,接觸位置是一個點,面積為零;從物理角度看,單個原子無法支撐起整個球體重量,所以接觸點存在形變,接觸面積不為零。

完美球體放在平坦的地面上,理論上接觸位置是一個點,但這只是對於理想剛體而言,實際當中不存在理想剛體,於是分為兩種情況。

數學上

在數學上,不考慮受力情況和物質的微觀組成,一個完美圓和直線相切,切點是一個面積為零的點,切點和圓心連線垂直於切線。

物理上

在物理上,根據受力情況和物質的微觀組成,可以分析出接觸面的大小;因為實際當中不存在理想剛體,所以地面要支撐起整個球體的重量,就需要通過形變來產生應力,形變大小和物質的性質有關。

物質由原子組成,原子通過化學鍵或者範德華力相互連接起來,單個原子間的力量是存在極限的,一個平面要支撐起一個球體,肯定會在微觀層面產生形變,使多個原子的相互作用支撐起整個球體,從而達到平衡。

強相互作用材料

從本質上說,物質的這種形變,均是庫侖力發揮作用,而強力是庫侖力強度的100倍,在劉慈欣的小說《三體》中,就描述了一種強相互作用材料製成的「水滴」,具有幾乎無限大的彈性模量,受到外力時幾乎不產生形變。

強相互作用材料是否真的存在,目前還不得而知,但是對於人類能製造的材料,製成球體後壓在平面上,球體和平面必定會產生形變,接觸面積肯定不為零。

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  • 一個絕對圓的球體放在一個絕對平的平面上,接觸面是不是無限小?
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    現在發表在《自然天文學》期刊上的新研究已經得出了一個結論,如果得到證實,可能會引發宇宙學危機。研究表明,宇宙的形狀可能是彎曲的,而不是像先前認為的那樣是平坦的。在彎曲宇宙中,無論朝哪個方向旅行,都會在起點結束,就像在球體上一樣,雖然宇宙有四個維度,包括時間維度。
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