Frage:
Warum schneidet Papier so gut durch?
thermomagnetic condensed boson
2018-09-10 15:07:07 UTC
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Papier ist ein äußerst flexibles Material, zumindest wenn es in Blattform vorliegt. Es verformt sich je nach Druck erheblich und ist leicht zu falten.

Daher ist es äußerst uninteressant, dass ein Blatt Papier durch die menschliche Haut und wahrscheinlich durch steifere / härtere Materialien schneidet, da man erwarten würde, dass sich die Haut faltet oder verbiegt, wenn sie auf das Papier Druck ausübt. Es ist jedoch leicht, einen schweren Schnitt vom Papier sowohl durch die Epidermis als auch durch die Dermis zu bekommen. Wie ist das möglich? Sicherlich spielt die Breite des Blattes Papier eine große Rolle: Je kleiner es ist, desto schärfer ist es, aber desto flexibler wird es und desto weniger sollte es einen ausgeübten Druck aushalten, ohne sich zusammenzufalten!

Ich kann mir andere Materialien wie dünne Kunststofffolien und Aluminiumfolien vorstellen. Meine Intuition sagt mir, dass die Plastikfolie nicht durch die Haut schneiden würde, sondern die Aluminiumfolie, obwohl ich nicht sicher bin, da ich das Experiment nicht ausprobiert habe. Wenn dies zutrifft, was bestimmt dann, ob ein Material die Haut durchschneiden kann? Ein Haar zum Beispiel, das flexibel und dünner als ein Papierblatt ist, kann die Haut nicht durchschneiden. Was zeichnet Papier aus? Was ist so anders, dass es ein guter Cutter ist?

Vielleicht hat es mit seinen mikroskopischen Eigenschaften zu tun und dass es viele Fasern enthält, aber ich bezweifle es sehr, weil die Aluminiumfolie diese nicht enthält und dennoch wahrscheinlich auch schneiden würde.

Etwas verwandt, ein nützliches Wort für diejenigen, die beim Lesen dieser Frage und ihrer Antworten leichte Schauer hatten: * Pulpuslacerataphobia *.Es scheint ein etwas "erfundenes" Wort zu sein (andererseits sind alle Wörter ...), aber Google gibt mehrere Treffer damit.Überlegen Sie es sich einfach zweimal, bevor Sie zur Bildsuche gehen.
Als ich den Titel zum ersten Mal sah, war es "Warum schneidet Papier so gut?".Ich schlug vor, den Titel "Warum schneidet Papier ** Haut ** so gut?" Zu bearbeiten, da es genau darum ging.Diese Änderung wurde letztendlich zugunsten von "Warum schneidet Papier ** so gut ** durch Dinge?" Abgelehnt, was nicht so genau ist, da es immer noch nur um das Schneiden von Haut (an Fingern usw.) geht.Wenn die Frage allgemeiner sein soll, sollten Sie den Text so bearbeiten, dass er mit dem Titel übereinstimmt._und ** wahrscheinlich ** durch steifere / härtere Materialien_ bedeutet, dass Sie nicht sicher sind / Sie es nicht ausprobiert haben.
Ich habe gerade eine falsche Annahme bemerkt: Je kleiner es ist, desto schärfer ist es, aber desto flexibler wird es.Sie werden feststellen, dass je kleiner etwas wird, desto härter / steifer es wird.Ein großes Stück Papier verbiegt sich eher als ein kleines Stück Papier.Es sei denn, Sie meinten dünner, nicht kleiner.
Fünf antworten:
user7777777
2018-09-10 15:36:23 UTC
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Papier, insbesondere wenn es frisch geschnitten wird, scheint glatte Kanten zu haben, aber in Wirklichkeit sind seine Kanten gezackt (d. h. mit einer gezackten Kante), wodurch es eher einer Säge als einem glatten Sägeblatt ähnelt. Dadurch kann das Papier ziemlich leicht durch die Haut reißen. Die gezackten Kanten verringern die Kontaktfläche erheblich und bewirken, dass der ausgeübte Druck ziemlich hoch ist. Somit kann die Haut leicht durchstochen werden, und wenn sich das Papier in Querrichtung bewegt, reißt die gezackte Kante die Haut auf.

Papier kann sich leicht verbiegen, ist jedoch sehr widerstandsfähig gegen seitliches Zusammendrücken (entlang seiner Oberfläche). Versuchen Sie, ein paar Blätter Papier in einer Richtung parallel zu seiner Oberfläche zusammenzudrücken (vorzugsweise indem Sie sie flach auf einen Tisch legen und versuchen, sie seitlich zu "komprimieren"), und Sie werden sehen, was ich meine. Dies ist analog zum Schneiden von Haut mit einer Metallsäge im Vergleich zu einer Gummisäge. Das Papier ähnelt in diesem Fall eher einem Metallpapier. Papier ist in kurzen Längen ziemlich steif, wie z. B. ein einzelnes Stück Papier, das aus einem Stapel herausragt (was häufig zu Schnitten führt). In den meisten Fällen reicht es nicht aus, ein einzelnes großes Stück Papier zu halten und es gegen die Haut zu drücken, um das Papier zu biegen. Wenn Sie es jedoch so halten, dass nur eine kleine Länge freigelegt ist, wird das Biegen erheblich erschwert. Die Normalkraft von Ihrer Haut und die Abwärtskraft bilden ein sogenanntes Drehmomentpaar. Es gibt ein bestimmtes Schwellendrehmoment, bevor das Papier nachgibt und sich stattdessen verbiegt. Eine kürzere Papierlänge hat einen kürzeren Hebelarm, was die Toleranz für die Fehlausrichtung der beiden Kräfte erheblich erhöht. Wenn Sie das Papier länger weghalten, wird dieser Schwellenwert verringert (d. H. Sie müssen viel genauer über den Kontaktpunkt drücken, damit sich das Papier nicht verbiegt). Dies ist auch ein wichtiger Faktor, um festzustellen, ob das Papier in Ihre Haut drückt oder sich einfach verbiegt.

Papier besteht aus Cellulose-Kurzfasern / Zellstoff, die durch Wasserstoffbrückenbindung und möglicherweise eine Deckschicht miteinander verbunden sind.Wenn Papier gebogen oder gefaltet wird, trennen sich die Fasern an der Faltlinie und lösen sich, wodurch das Papier viel schwächer wird.Selbst wenn wir das gefaltete Papier entfalten, haften diese abgelösten Fasern nicht mehr wie zuvor aneinander, so dass die Faltlinie als mechanisch schwacher Bereich verbleibt und ihre Steifheit verringert.Aus diesem Grund ist es auch wahrscheinlicher, dass frisch hergestelltes, ungefaltetes Papier Schnitte verursacht.

Ob ein Stück Papier die Haut leicht schneidet, hängt natürlich von seiner Steifheit ab.Aus diesem Grund schneidet Büropapier Sie viel häufiger als Toilettenpapier.Die Dichte des Papiers (Masse pro Flächeneinheit), auch als Grammatik bekannt, hat direkten Einfluss auf seine Steifigkeit.

Dies ist zwar eine gute Antwort, lässt jedoch einige Fragen offen.Warum kann ich diese Antwort zum Beispiel nicht lesen, ohne dass sich mein Gesicht verdreht und meine Hände geballt sind?
@maxathousand Weil es Papierschnitte und Toilettenpapier im selben Satz erwähnt?
Und natürlich können flexible Dinge ganz gut schneiden, zum Beispiel Drahtsägen wie diese: https://en.wikipedia.org/wiki/Wire_saw oder die üblicheren, die für Campingzwecke verwendet werden.
Ich bin mir nicht sicher, ob die gezackten Kanten ausreichen, um sicherzustellen, dass das Papier gut schneidet.Ich denke, es wäre schön, wenn Sie Ihre Antwort mit Floris 'Informationen bearbeiten würden, dass die Kanten tatsächlich zusätzliche Materialien enthalten, die "hart" sind, und es so leicht verständlich macht, warum Papier so gut schneidet.Ihre beiden Antworten ergänzen sich bisher gut.
@coniferous_smellerULPBG-W8ZgjR: Was die Kanten von Papier gezackt macht, sind die Fasern, aus denen das Papier besteht - es hat nichts grundsätzlich mit Füllstoffpartikeln zu tun (obwohl sie die Schärfe verbessern können).
Könnten Sie bitte Ihre Antwort mit diesen explizit aufgeschriebenen Informationen bearbeiten?Ich würde Ihre Antwort akzeptieren.
@coniferous_smellerULPBG-W8ZgjR: Ich habe bereits gesagt, die Fasern sind der * Haupt * Grund, warum das Papier schneidet.Wenn Sie das sehr wichtig finden, können Sie diese Antwort gerne selbst bearbeiten.
josh
2018-09-10 20:16:41 UTC
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Papier ist ein äußerst flexibles Material

Dies ist wahr, aber immer nur in eine Richtung. Wenn Sie Papier über eine einzelne Achse krümmen, wird die andere Achse massiv steifer. Siehe SHUKHOV'S HYPERBOLOIDE und wie dies die Verstärkung der doppelten Krümmung nutzt. Es wird am besten in diesem Bild aus dem Artikel gezeigt.

Illustration of double curvature strength: A piece of paper shaped like a pizza slice supports a cantilever load when it's forced to bend in double curvature. (Photo by John Lienhard)

Ich vermute, dass die meisten Papierschnitte auftreten, wenn die Achse eine gewisse Krümmung aufweist, die normal zur Schneidkante des Papiers ist. Wenn die Krümmung parallel zur Schneide verläuft, wird das Papier einfach stärker gebogen.

Wenn Papier als Scheibenschneider verwendet wird, wie in diesem von Sammy Rennmaus bereitgestellten Video gezeigt, wird es durch die Zentrifugalkraft der sehr hohen Winkelgeschwindigkeiten des Scheibenschneiders versteift.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass Papier gut schneiden kann, da es aufgrund seiner Materialeigenschaften (in einer bestimmten Richtung) steif wirken kann, sowie alle anderen Antworten, wie z. B. gezackte Kanten / Sägeeffekt.

Beachten Sie auch, dass Grashalme oft auf die gleiche Weise gebogen sind!
Ich denke, eine andere Art, dies auszudrücken, ist, dass Papier unelastisch ist (einen hohen Modul hat).Sie können ein Blatt Papier aus seiner eigenen Ebene biegen, aber Sie können es nicht in Richtung dieser Ebene dehnen oder komprimieren.Aus diesem Grund erhalten Sie die in dem von Ihnen zitierten Artikel beschriebenen Eigenschaften.
@DaveTweed das ist eine nette Info.Fühlen Sie sich frei, Joshs Antwort zu bearbeiten.
Entschuldigung, aber Ihre Vermutung ist falsch.Das einzige, was für den Schneideffekt wichtig ist, ist die Geschwindigkeit und Richtung der Bewegung des Papiers relativ zu dem Objekt, das es schneidet.
@vulcan_ Während meine Vermutung immer noch falsch sein könnte, scheint Ihre Argumentation nicht richtig zu sein, warum es falsch sein könnte.Es muss eine Kraft geben, die normal zu der Ebene wirkt, die wir schneiden.Wenn das Papier nicht steif ist, wird es einfach gebogen anstatt geschnitten.Aus diesem Grund schneidet Seidenpapier nicht und Schreibpapier nicht.
Ich denke, diese Antwort ergänzt wirklich die von user7777777, und genau danach habe ich gesucht.
@josh Es muss keine normale Kraft auf das Blatt ausgeübt werden, das das Schneiden durchführt. Wenn es eine seitliche Kraft gibt, nimmt das Biegemoment die dünne Kante vom Schnitt weg, wenn es beginnt, das Papier zu biegen oder sogar zu falten. Bei Seidenpapier ist die Kante nicht scharf genug zum Schneiden und zu biegsam, um die Kante lange genug zu versteifen, um einen Schnitt auszuführen. Dies ist also nicht der Grund, warum Seidenpapier nicht schneidet
@vulcan_ Ich sagte normal zu der Ebene, die wir schneiden (d. H. Ihre Haut), nicht normal zum Gesicht des Papiers.Das gesamte Konzept der doppelten Krümmungsverstärkung besteht in diesem Zusammenhang darin, das von Ihnen beschriebene Biege- / Faltproblem abzumildern.Wenn ich meiner Antwort etwas hinzufügen kann, um sie klarer zu machen, lassen Sie es mich bitte wissen!
Floris
2018-09-10 16:19:48 UTC
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Papier enthält Füllstoffpartikel.Dies sind mikroskopisch kleine „Messer“ - siehe zum Beispiel dieses Bild (Präzipitiertes Calciumcarbonat, aus diesem Artikel)

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Wenn Papier frisch geschnitten wird, liegen solche Partikel (CaCO3, TiO2, ...) am Rand frei.Sie wirken wie jede gezackte Klinge und schneiden und entfernen kleine Materialmengen, wenn Sie die Kante entlang einer Oberfläche schieben (wie Ihren Finger ...).Viele davon zusammen können genug von Ihrer Haut „essen“, um einen Schnitt zu machen.

Haben Sie ein Zitat, um zu zeigen, dass tatsächlich diese Füllstoffe für das Schneiden verantwortlich sind?Ich weiß nicht viel über die Papierherstellung, aber ich würde denken, dass Anwendungen, bei denen das Aussehen nicht so wichtig ist, wie Pappkartons, weniger Füllstoff haben.Einige der schlimmsten Papierschnitte, die ich je hatte, stammen aus Schachteln.
@PhilFrost - das ist ein fairer Punkt.Ich erinnere mich an materialwissenschaftliche Vorlesungen in den 80er Jahren - bevor Vorlesungsunterlagen online gestellt wurden.Wenn ich etwas finde, werde ich es hinzufügen.Der Klebstoff (Bindemittel), der das Papier zusammenhält, macht die Fasern auch zu einer wirksamen Messerkante.und Pappe hat viel Bindemittel ...
Ich mag diese Antwort, weil es die einzige ist, die diese zusätzlichen Materialien an den Rändern des Blattes Papier erwähnt.
Die Materialien, die Sie an den Schnittkanten erwähnen, stammen aus Ton oder Kunststoff, die zum Veredeln einiger Papiere verwendet wurden. Sie sind auf den meisten (billigeren) Papieren nicht vorhanden.Der Schneideffekt von Papier ist eher darauf zurückzuführen, dass es sich um eine extrem hohe Kante handelt, die sich schnell genug in Richtung der Kante bewegt, um durch das zu schneiden, worauf es trifft.
Aganju
2018-09-10 19:54:43 UTC
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Es ist hauptsächlich die Bewegung entlang der Papierkante.Dies führt zu einem Sägen -Effekt auf Ihrer Haut.

Sie können leicht versuchen, frisch geschnittenes Papier aufzuschieben (ohne sich entlang der Kante zu bewegen), und es ist fast unmöglich, sich selbst zu schneiden.Sobald Sie sich entlang der Kante bewegen (versuchen Sie dies nicht oder versuchen Sie es auf eigenes Risiko), wird der Sägeeffekt Sie schnell abschneiden.

vulcan_
2018-09-12 23:47:32 UTC
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Hier gibt es bereits einige gute Antworten, aber auch einige Fehlinformationen. Papier als Material ist im Wesentlichen ein Faserverbundmaterial. Komprimiert, gefilzt, Fasern durch Klebstoff gebunden und möglicherweise oberflächenbehandelt, um die Glätte zu verbessern.Es ist ein sehr dünnes Blatt mit einer mikroskopisch kleinen Sägekante, die, wenn sie gegen Biegen und Bewegung entlang der Kantenrichtung relativ zu einem anderen Objekt eingeschränkt wird, leicht weiche Materialien schneiden kann

altes Papier schneidet genauso leicht wie neues und Falten, Krümmen oder andere strukturelle Konfigurationen tragen nicht zum Papierschneideeffekt bei.Das einzige, was matt ist, ist, dass die Kante im Verhältnis zu dem zu schneidenden Objekt dünn und beweglich ist.

Das extreme Beispiel für den Papierschneideeffekt ist in diesem Video zu sehen https://www.youtube.com/watch?v=eLXHLRa37_g Mister Maker nutzt den Versteifungseffekt der Zentrifugalkraft, um mit Papier eine Vielzahl von Materialien zu schneiden und zu würfeln

Obwohl es auch möglich ist, sich mit altem Papier zu schneiden (gut gelagertes Papier ändert seine Eigenschaften im Laufe der Zeit nur sehr langsam), schneidet frisches Papier deutlich besser.Insbesondere wenn Sie Papier mehrmals in verschiedene Richtungen biegen, wird es weicher und hält die Kante nicht mehr so leicht auf Ihrer Haut.Die Zentrifugalkraft ist eine andere Sache und hängt nicht von der Steifheit ab, aber dies unterscheidet sich völlig von jedem versehentlichen Papierschnitt.


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