因为使用刀可以增大对物体的压强,所以就可以切割物体。里面所含的物理原理就是利用减小受力面积来增大压强。在物理学中把物体单位面积上受到的压力叫做压强,而物体承受的压强都有一定的程度,当外力所施加的压强超过这个程度时,物体就会被破坏。
简答来说,刀能够切开物体是因为刀打断了使物质束缚在一起的分子间键,而这种键较弱,较为容易被打断。通过把刀压在物体上往下推,使刀片两侧的物体向外,从而迫使分子分开,这样就能切开物体。
对于大多数物体而言,会产生最大影响的分子间作用力是范德华力。范德华力的强度取决于分子量,分子量越高,这种作用力也就越强。
不过,范德华力实际上非常弱,它们只是阻止了物体自身发生解体。在其他情况下,还有其他分子间作用力在起作用,例如,次级键、金键、双氢键。当刀切向物体时,刀刃最前面的原子滑入物体中间,分子间作用力很容易被克服掉,分子不再结合在一起,所以物体也就会被切开。
需要注意的是,虽然刀可以磨到很锋利的程度,但它较难破坏强大的化学键(包括共价键、离子键、金属键),更无法破坏原子本身。切割物体基本上破坏的是分子间作用力,导致分子被分开,从而能够切开物体。
另外,在切割物体的过程中,刀上的一些键也在不断地断裂,原子/分子可能会发生相对移动,这就是导致刀钝的原因。