圖1-1描述的是流體流到平面上鋪散的情形。像水這種黏度很小的液休,因?yàn)樗肿又g吸引力很小,鋪散過程非常迅速。但是比水黏稠許多的液體,分子之間吸引力較大,鋪散的過程就會(huì)慢一些。這導(dǎo)致液體還來不及向四周流溢,新的液體柱又流了下來。這樣就會(huì)有一部分液體圖 1-1堆積在一起,形成一個(gè)類似圓柱的結(jié)構(gòu)。
很明顯,這個(gè)液體的圓柱結(jié)構(gòu)不是靜態(tài)的:雖然底層以及最外層的液體會(huì)不斷流失,看起來像是坍塌一樣,但上方不斷有新的液體流下來補(bǔ)充,于是圓柱形的累積液柱在動(dòng)態(tài)中得以保持。液體圓柱內(nèi)部分子之間的引力,對(duì)抗圓柱本身的重力以及慣性,如果兩者之間的力能保持平衡,液體圓柱的形態(tài)就會(huì)出現(xiàn)表觀上的平穩(wěn)。所以當(dāng)我們開始向手上傾倒香波的時(shí)候,它呈現(xiàn)出靜靜流淌的樣子。不過當(dāng)我們將香波瓶子提高點(diǎn),讓香波從更高處流出,情況就有了變化。整個(gè)液流的長(zhǎng)度增加,由于重力加速度,越到下方,液體的直徑越小,速度越大。
顯然,這時(shí),中心的圓柱受到來自重力以及慣性的壓力在增加,而圓柱的直徑在減小。一旦圓柱的分子間引力不足以平衡重力及慣性,這根柱子就會(huì)坍塌。一根不堪重負(fù)的柱子,會(huì)怎樣??jī)啥怂艿降膲毫?,將使得這根柱子產(chǎn)生形變,同時(shí),內(nèi)部分子之間的距離變短。在垂直方向上,分子之間因?yàn)榫嚯x縮短,表現(xiàn)為相互抗拒,并積蓄勢(shì)能。如果這根柱子內(nèi)部的分子,是完全一樣的,那么柱子的任意水平切面上,所有的分子受力情況都相同,這根柱子就會(huì)出現(xiàn)壓縮變形(crushing)。此外還會(huì)有什么情況呢?肯定有同學(xué)玩過疊木塊,在這個(gè)游戲中,兩個(gè)玩家依次從木塔中部取出一個(gè)木塊,最后誰抽木塊時(shí)導(dǎo)致木塔的倒塌,誰就是輸家。我舉這個(gè)例子是為了說明,整個(gè)木塔的重心,保持在中心縱軸上,在某水平切面上,如果和中心縱軸等距離的某處的受力與其他對(duì)稱位置的受力相比,出現(xiàn)足夠大的差異,木塔的重心偏離中心縱軸,木塔就會(huì)倒塌。剛性材料受力過程中發(fā)生的折彎(buckling),和這種現(xiàn)象有共通之處。