成拱作用

每一塊石材都是拱的一部份,相互擠壓,上面的壓力越大,就擠得越緊,橋也就越牢固。 你一定認為,底部正中央的那個蘋果由於上方堆放蘋果最多,所以受到的壓力最大。 拱有可能破裂,如果晃動一下,流動就會繼續,直到下一次成拱現象的出現。

從漏斗中下落的石料有時會自然形成拱,造成石料不能下落,這時如果從上面向下捅,只會越捅越緊;只有從下面向上捅,才能把拱破掉。一堆石頭,不用粘合,不用聯結,為什麼能成為一座堅固大橋?就是因為可以成拱。每一塊石材都是拱的一部份,相互擠壓,上面的壓力越大,就擠得越緊,橋也就越牢固。但是只要拱被破壞了,那么整個橋就垮了。這裡起關鍵作用的是拱心石

拱心石就是拱圈正中間的那塊上大下小梯形石,它最後放下,因為上大下小,因此可以把拱圈擠緊,使整個拱圈成為一個整體,在巨大的壓力下,愈加堅固。如果拱心石沒有了或是沒有起到作用,那么壓力馬上就變成了拉力,沒有任何粘結的石拱就會立刻垮掉。

如果問你:水果攤上以錐形堆起來的蘋果當中,哪一個受到的壓力最大而最容易被壓壞?你一定認為,底部正中央的那個蘋果由於上方堆放蘋果最多,所以受到的壓力最大。事實並非如此,這個蘋果所受的壓強比同一層中附近的其它蘋果要小。當顆粒體系受到縱向的壓力時,顆粒內部承受力的方向有橫向分布的傾向。這種傾向造成顆粒物質成拱現象的發生。正是顆粒內部的成拱結構,將力分散到果堆外圍部分,從而形成了中間顆粒受力小的“壓力凹陷”情況。所以最先被扔進垃圾堆的肯定不是它,而是它旁邊幾圈的某些蘋果。

成拱現象是顆粒體系的獨特行為之一。拱有可能破裂,如果晃動一下,流動就會繼續,直到下一次成拱現象的出現。實際上,顆粒由漏斗口流出的過程,就是拱在出口處不斷破壞和形成的過程。

成拱效應產生了所謂的“瓶頸效應”,這在我們生活中很常見。交通從順暢到擁擠的狀況,正好比顆粒由稀疏流向密集流的轉變。人流就好比是相互碰撞、摩擦的顆粒,當大量的人群失去控制的湧向路口時,好像發生成拱現象的鋼珠一樣,會牢牢堵在那裡。生活經驗告訴我們,當人群通過一個入口時,如果能有序的依次行進,就可以保持暢通的流動,速度越快,流量也就越大;而當人群開始擁擠混亂時,流量會急劇減少。

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