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#河豚鼓起来后被针扎会爆炸吗#
哈哈这真是有趣:河豚:被你们这帮鱼唇的人类吃掉已经够倒霉的了,居然还被针扎⊙_⊙!

河豚鼓起来后被针扎会不会爆炸。我觉得还可以从另一个角度入手进行讨论:气球之类的东西究竟是怎么被针扎爆炸的?
不知道各位有没有见过气球被针扎爆炸的情景,如果没有,可以在开阔地带试一试:气要打足,不必过多,具体几个大气压请自行把握;不要使用氢气、天然气等易燃易爆气体作填充气;扎之前请用记号笔在气球表面作个标记,标出针将要扎的位置;戴好护目镜和耳塞。这实验其实很安全——如果不幸出了什么人身伤亡、财产损失,我不负任何责任哈。

做好准备,针头缓慢靠近气球,动作一定要慢。二者相接触,暂停——此时气球与针头接触处发生变形,但气球尚未爆炸(为使慢镜头效果更为明显,建议使用较钝的针头,比如中性笔)——针头进一步深入气球,「嘭」的一声惊雷,气球终于爆炸了!我们通常可以看到:气球的残骸大体上是完整的,伤口是一条光滑的缝,且通过记号笔标出的位置。

通过实验条件和实验现象,我们可以得知:气球爆炸不是严格意义上的、由剧烈反应产生大量高温高压气体的那种「爆炸」。准确地讲,气球只是破裂了而已,只不过破裂瞬间声音比较大,听起来带劲儿。在这一过程中,气球内部气体并未发生明显变化;而且,气球并不是被针扎穿了才破裂的!

下面作一个简单的静力学分析。
为简化讨论,假设气球是一个饱胀的、均匀的、厚度和自重可忽略的、球心为 O 、半径为 r 的橡胶球壳,内部气压为 p ,外部大气压为 P 。
取球壳上一很小的微圆元,圆心为 Q 、立体角为[公式]、拉力线密度为。

微圆元边缘各处的橡胶拉力与球面相切,垂直于 OQ 方向上的分力彼此抵消,其合力方向与 QO 平行,由 Q 指向 O 。
微圆元所受气球外部大气压力,方向与方向与 QO 平行,由 Q 指向 O ,其大小为[公式]。
微圆元所受气球内部气体压力,方向与方向与 QO 平行,由 O 指向 Q ,其大小为[公式]。
微圆元所受重力,依题设忽略不计。
以与 QO 平行、由 O 指向 Q 为正方向,当气球保持平衡状态时,对微圆元有。
也就是说,在气球内外气压差为一定值的情况下,气球橡胶膜上的拉力线密度与气球半径成正比。而橡胶所能承受的拉力线密度是有限的,达到一定上限,橡胶结构就会发生破裂——这里不妨将其所承受的拉力线密度称为应力,其所能承受的啦力线密度上限称为极限应力——当气球吹得足够大时,应力达到极限应力,气球也就破裂了。
现在考虑针戳气球的情况。由于实验中针的速度始终很慢、气球的变形量很小,故仍可将其视为一个球壳的静力学问题。

当针尖与气球接触、接触处附近发生微小变形时,接触处附近的微元不再是微圆,其受力情况不再满足前述平衡式,其边缘各处的橡胶拉力线密度最大值超过[公式],这相当于增大了气球半径,应力变大。
当针尖继续向内扎、接触处附近变形量更大时,针尖附近的应力也就急剧增大、超过极限应力,于是气球破裂。

这种应力在陡然变形处急剧放大的现象就叫「应力集中」。针尖越尖利,扎向气球时气球表面变形也就越集中,应力集中也就越明显,橡胶内应力也就越容易达到极限应力,气球就越容易破裂。气球破裂时,储存在橡胶中的弹性势能急剧释放出来,引起空气剧烈震动,发出爆炸般的声响。这就是所谓的气球爆炸。
上述讨论针对的是厚度很小的气球。如果是个很厚(厚度相对于外径不可忽略)的橡胶球,内外气压差也不大的话,针扎引起的那点微笑变形和应力集中根本不足以导致其达到极限应力,橡胶球也就不会被扎爆,而会被扎穿然后慢慢漏气。

回到可爱而又迷人的河豚上来。鼓气的河豚究竟会不会被针扎爆,其关键就在于:河豚是否可以抽象成一个厚度可忽略的薄球壳?如果可以,其内外气压差有多大?其极限应力有多大?
据我的观察,河豚鼓气后,肌肉组织的厚度与河豚尺寸之比远大于气球橡胶膜厚度与气球半径之比。所以我倾向于认为:鼓气的河豚不能抽象成一个厚度可忽略的薄球壳,被针扎了不会爆炸,而会在被扎穿之后慢慢漏气。。。


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