用鐵鎚敲也不會扁,麵包超人的頭真的能吃嗎?力學看真相,敢吃的都是勇者啊

2016-10-17 11:14

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「麵包超人的頭,究竟是硬的,還是軟的?」對於這個問題,我起初不懂提問者的意思,但是在好好讀過之後,就深深的同意他的疑惑。換句話說,他提出的是這樣的問題:

麵包超人在和他的死對頭細菌人戰鬥時,經常受到細菌飛碟的巨大槌子給予當頭重擊,但是他的臉卻只有變扁而已,從來不會有把麵包打破、紅豆餡飛出來、碎片飛散到各處的情況發生。麵包超人的頭當然是用紅豆麵包做成的,這麼看來,應該是非常堅固的紅豆麵包吧。

另一方面,這位英雄只要看到肚子餓的人,就會把自己的臉剝一塊下來讓對方吃。雖然提供自己的肉體給別人當食物實在是非常慈悲為懷,但是,在這裡又產生了一個疑問。

即使受到巨大槌子的重擊也不會破損的堅固紅豆麵包,為什麼麵包超人可以輕輕鬆鬆的隨便剝開呢?這塊麵包究竟是很堅硬還是很柔軟呢?

麵包超人的「降伏點」為何?

為了思考這個問題,首先我們想知道「細菌人的槌子究竟是以多大的力量去打麵包超人的」。

依劇中的描寫,我們知道從細菌飛碟中彈出來的槌子是直徑約2公尺的鐵製品,重量推定為49公噸,槌子的敲擊速度應該可以達到時速180公里。用這種東西敲打紅豆麵包的話,一般來說,紅豆麵包應該會變得又扁又碎,四處飛散到找不到痕跡吧。

但是,麵包超人的紅豆麵包卻只有稍微凹下去一點。雖然沒辦法回復原本的球形,卻也沒有被打扁或打破,讓紅豆餡漏到外面來。

以材料力學的用語來表現這個狀況的話,就是「麵包超人的顏面接受的力雖然超過降伏值,卻停留在強度的範圍內」。

所謂「降伏」,一般是指「認輸後對敵人服從」,但是在材料力學的世界中,是指「在物體上施力,讓其產生永久變形」。像紅豆麵包般具有彈力的物體,受力之後就會變形,但是在力量消失之後就會恢復原狀。可是在超過極限之後,就會保持變形後的形狀而無法恢復原狀。這個現象稱為「降伏」,而成為界線的力量強度稱為「降伏值」。

嗯,以日常用語來說,就是「雖然沒有壞,卻變形到沒辦法恢復原狀」。

變成這樣時,麵包超人是受到多大的衝擊呢?為了做實驗,我到附近的超市買了2個紅豆麵包回來。

我買來的紅豆麵包厚度是4.8公分。把它放到秤上,用木板壓它。即使施以1公斤、2公斤的力量,它也毫無困難的恢復原狀。在施以4公斤的力量時,4.8公分的厚度雖然被壓縮到2.1公分,但還是復原了。紅豆麵包的彈性真是出乎意外的強。

可是,在施加5公斤的力量時,紅豆麵包被壓扁成厚度1.4公分,再也沒辦法恢復原狀。雖然紅豆餡並沒有被壓到漏出來,不過外觀就是整個很扁,看起來非常悽慘。從實驗結果來看,我們可以認為「現實中的紅豆麵包,在厚度被壓扁到原本的29%時,就沒辦法恢復原狀」。

假如把這個結果套用在麵包超人的頭上,會是如何呢?

假設麵包超人的身高是160公分,在測定卡通畫面時,頭部的直徑是76公分。要讓這個巨大的紅豆麵包變得無法恢復原狀,是當它的厚度被壓到23公分時,那已經是紅豆麵包被壓到原來3分之1時的狀態。

計算此時麵包超人受到的衝擊,哇喔,居然是1萬2000公噸!遭受到這麼大的力量之後只有變形而已,卻沒有完全被壓扁,真是好厲害的紅豆麵包啊。

(圖/遠流出版提供)
(圖/遠流出版提供)

收到這麵包值得開心嗎?

由這麼厲害的紅豆麵包做成的臉,麵包超人卻能夠輕鬆的剝開,這表示具有極大的怪力。到底他能夠發揮多大的力量呢?

再一次實驗看看。使用另一個紅豆麵包,剝下像劇中的麵包超人撕臉時的差不多大小,需要250公克的力量。

由於在先前的實驗中,紅豆麵包的降伏值是5公斤,所以剝下一部分紅豆麵包時所必要的力量,應該是降伏值的20分之1。我們假設麵包超人的臉也是這個比率應該可以吧。

因此把麵包超人的臉撕開所必要的力量,是1萬2千公噸的20分之1的600公噸。1輛轎車的重量大約1公噸,所以這個紅豆麵包,假如沒有以抬起600輛轎車的力量來拉扯的話就沒辦法撕開。嗚哇喔,真的是非常堅固!

用手撕開要用到600公噸的力量,就表示能夠把麵包超人的臉撕開的,大概只有麵包超人自己吧。在劇中從來沒有看過小河馬和小兔子擅自撕麵包超人的臉來吃,也是理所當然的呢。可是,這麼堅固的麵包,真的好吃嗎?不,我們應該先問,那是可以吃的嗎?用手撕開要用到600公噸的力量,就表示咀嚼時應該也需要用到相同的力量……

雖然麵包超人會把自己的臉剝下來給肚子餓的人吃,但是就算獲得這樣的東西,應該也沒什麼意義。那就像是把展示在餐廳前面的食物模型交給肚子餓的人一樣,即使想吃,由於太硬而咬不動,只會增加痛苦而已。

雖然如此,劇中的小河馬和小兔子卻總是津津有味地吃著這種紅豆麵包。哼嗯,這些孩子的顎部,還真是具有強大的咬合力啊。

製作這種可怕紅豆麵包的是果醬爺爺。大概是因為英雄的頭部要是輕而易舉的就被壓扁會很傷腦筋,所以果醬爺爺就製作了特別堅固的紅豆麵包吧。但是假如完成的麵包如此強韌,在麵團的階段也應該具有相當的強度才對。

揉這種麵團、包上紅豆餡,讓它成形做成麵包,那種辛苦真令人無法想像,果醬爺爺這種「能夠承受壞人的攻擊,也能夠讓人吃的英雄身體」的做麵包哲學,可能有點勉強呢。

(圖/遠流出版提供)
(圖/遠流出版提供)

作者介紹│柳田理科雄

在此先聲明,這是本名。

1961年生於鹿兒島縣,故鄉正是擁有優美自然環境與火箭發射基地的種子島。縣立鶴丸高校畢業,經歷京都浪人生活後,進入東京大學理科1類就讀。期間發現自己喜歡孩童教育,於是輟學成為補習班講師。處女作《空想科學讀本:超級英雄也有職業傷害》一炮而紅,成為廣受矚目的愉快理科系作家。1999年設立「空想科學研究所」,戮力從事寫作演講推廣工作。2007年開始,對全國高中、專校的圖書館每週發送「空想科學圖書館通訊」刊物,受到極大迴響,目前全日本約3分之1、超過2500所學校訂閱。

本文經授權轉載自遠流出版《空想科學輕讀本2:如何收服寶可夢?》

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