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水滴或许没有想的那么弱小 用显微镜细化“滴水穿石”的力量
2022年04月01日 10:55:52
来源：化工仪器网 作者：小王 点击量：5913
水滴石穿的故事相信大家并不陌生，作为中小学课本中经常出现的一个成语，常常被用来形容即便是细微的力量，只要坚持不懈，也能成就难能的功劳。而无论是从语文的角度，还是从寓言故事的角度来说，这个词语都非常正能量。但是，当我们从科学的角度来看待滴水穿石这个物理现象，或许水滴并没有我们现象的那么弱小。
【化工仪器网 行业百态】水滴石穿的故事相信大家并不陌生，作为中小学课本中经常出现的一个成语，常常被用来形容即便是细微的力量，只要坚持不懈，也能成就难能的功劳。而无论是从语文的角度，还是从寓言故事的角度来说，这个词语都非常正能量。但是，当我们从科学的角度来看待滴水穿石这个物理现象，或许水滴并没有我们现象的那么弱小。
“滴水穿石”从现象上来看，是缓慢滴落的水滴随着时间推移腐蚀石头表面的过程，但是问题也出在此。在大多数人眼中，水滴落下的过程看起来是柔软的，即便时间足够长，但是能够影响到坚硬的物体依旧匪夷所思。事实上，这很大程度上是因为我们的眼睛无法观测到水滴滴落在石头表面后产生的剪切应力和压力。
什么是剪切应力，简单地说是物体受到外因影响产生变形时，物体内部产生的相互作用的力。初中课本中提过，物体受到力的作用都会产生形变，只不过许多形变非常细微，我们无法通过肉眼直接观察到这种形变。因此，从这方面来看，水滴在滴落到石头上的瞬间会对石头产生一个压力，而压力会让石头产生形变，从而在受力的地方产生内力，也就是前文提过的应力。那么这个力究竟有多大呢？在高速应力显微镜的帮助下，科学家们得到了答案。
高速应力显微镜是一种特殊的应力显微镜，它可以直接测量液滴撞击表面时下方的力，从而实现对水滴滴落石头瞬间产生的应力的定量测量。而在最近的一个材料学实验中发现，包括“滴水石穿”在内，液滴施加的力实际上并不是集中在液滴中心，而是随着撞击液滴扩散，并且这个扩散的速度在短时间内可以超过光速，并因此产生冲击波刺激坚硬物体表面。换言之，当水滴不断地滴落在石头上时，石头其实一直在承受很大的冲击力，尽管这种冲击转瞬即逝。而这也就解释了，为什么看似柔软的水滴，长时间的作用也能破坏坚硬的物体。
那么这项研究就只是证明了液滴的力量吗？自然也不是。伴随着液滴冲击效应的定量研究，许多涉及到材料腐蚀的课题都出现了新的发展方向，例如如何消除液滴滴落在材料后产生的力，而这些研究对于新材料的发展有着非常大的意义。当然即便如此，有一点还是可以确认的，那就是水滴石穿，确实证明了持之以恒对于成功的意义颇大。
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