作者:红枫 来源:中国科学报 发布时间:2016-2-15
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树木无论粗细在高风速下同样受损

 

本报讯 被命名为克劳斯的飓风在2009年1月从法国西南地区肆虐而过,并造成了一种奇怪的现象:无论树木的直径、高度或弹性特征如何,在风速达到42米/秒以上时都会折断。

这个令人不解的现象实际上也曾被伽利略和列奥纳多·达·芬奇等若干科学家注意到,而且上述两人均提出,数学原理或许能解释树木对压力的抵抗力。现在,利用来自一项新实验的数据,科学家表示他们已经发现了该原理。

在近日发表于《物理评论E》的一项研究中,科学家在一些木制圆柱和几支铅笔上挂上了各种质量不同的物体,并对该物体在质量达到何种程度时会导致这些圆柱体折断进行了计算。正如人们预料的那样,研究发现,对于一段固定长度的圆柱体来说,直径增加会让其变得更加难以折断:它们在折断前弯曲度会变得更大。这一原理使得那些又高又细的树木变得十分脆弱,然而该团队指出,树木在长高的同时也会比例不均匀地变粗。通过结合已有树木异速生长及形状变异原理——该原理解释了诸如直径及高度等树木参数的关系,该团队在数学原理上解释了当风速达到42米/秒时,这些处于克劳斯飓风袭击地区的树木被折断的原因。

方程式表明,即便树木的特征有所改变,产生的效果也极不显著。如果树木的粗细增加1倍,使其折断的风速仅需要增加9%。与此类似,如果采用抗裂能力更强的木料,如橡树和松树作对比,要使其折断,风速增加不会超过10%。科学家指出,这项发现可以折射出进化过程中的一种优化作用,因为地球上的风速很少会超过每秒50米。(红枫)

《中国科学报》 (2016-02-15 第2版 国际)
 
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