圖/樹下繪本
圖/樹下繪本
文/檸檬
你有沒有注意過,一張便利貼貼在桌上好好的,但只要你把它撕下來,不管多麼小心,這張便利貼幾乎不可能是一張平整的紙。
它總是像小船一樣翹起來,彎彎的躺在筆記本上。你明明只是想寫「買牛奶」,結果整張紙像是要去環遊世界,自己先捲成了一團。到底是誰在搗蛋?其實不是我們的錯,是數學與物理的錯(或功勞)。這一切都與便利貼被撕的角度、紙張的張力、彎曲的幾何變形有關。看似輕描淡寫的一個小動作,背後藏了滿滿的數學謎團。
力量方向 結構條件
首先,讓我們來回想一下撕便利貼的那一瞬間。如果是從「下方掀起來撕」,可以發現那張紙在脫離黏性那一剎那,會受到一股「彎曲的力量」。這股力量讓整張紙產生應力差,導致紙張一邊被拉、一邊還在黏住。簡單來說,就是紙的一部分正在往前跑,另一部分還卡在原地,兩邊的力量不平均,自然就翹起來了。
這種情況在數學裡,可以用「彎矩」這個概念來描述,這指的是當一個物體受力時,產生彎曲的趨勢。就像你拿尺從桌邊壓住一頭,再往外拉,愈用力愈彎;便利貼的情況就是這樣,只是範圍比較小。
此外,如果從側邊斜向拉撕便利貼的時候,力量方向是從側邊產生,紙張會因為角度不同而「側彎」;如果能從上方垂直往下撕,紙張的彎曲會比較不明顯。這其實是「施力方向」與「受力面積」在做文章。
再來說說結構。便利貼的黏膠只有一條邊,這種「一邊固定、另一邊自由」的結構,在物理上稱為「懸臂梁」,特別容易產生不對稱的變形。
還有一個關鍵是「曲率」。我們以為紙是平的,但其實紙是由許多纖維組成的「薄板」,會在受力時順著某個方向彎曲,這種彎曲的程度用「曲率」來表示。撕便利貼的瞬間,撕得快一點、用力一點,曲率就大一點;撕得慢一點、穩一點,曲率就小了一點。
合理變形 溼度有關
除了以上因素,甚至連「溼度」都會影響。紙張吸收水分會讓纖維膨脹,使得紙張變得更容易彎曲。在數學與物理的語言裡,這就是「彈性係數」的改變,一張吸收水分的紙,就像下雨天打瞌睡的人,軟趴趴的。
那我們該怎麼撕,才能讓便利貼變得平整一點呢?從有黏膠的那一端,沿著紙的平面方向,慢慢把它撕下來。這樣可以減少施力的彎矩,讓力道比較平均,不會集中在單一方向拉扯,也比較不容易翹。
最後,如果我們把這件事拉回生活,撕便利貼這個動作也許看似微不足道,但它提醒我們一個重要的數學哲理:每一個結果,都是力量、方向、結構、條件交織下的「合理變形」。換句話說,生活裡的不完美,其實都有它的物理與數學邏輯。