為何可樂罐底部要做成向內微凹的形狀?? - 生活

By Adele
at 2013-07-17T00:00

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為何可樂罐底部要做成向內微凹的形狀??

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By Hedy
at 2013-07-21T14:28

幾乎所有杯子、瓶子、罐子等容器底部都有凹陷，這種設計相對於平板、外凸等底部形狀是最科學合理的設計，這不是某個人靈感閃現突然發現的，而是千百年來經過不斷的生產實踐和生活經驗得來的，這一點早在千年前就被古人發現並一直沿用至今，這種設計的具體優勢表現在以下幾方面： 1.穩定凹陷比外凸的底面更穩定這一點不用解釋大家都能理解，但相對於平板而言為什麼更穩定呢？首先這種設計增加了局部壓強——兩個面之間壓強越大滑動阻力越大這點不難明白，這也就使得採用凹陷設計的容器更不容易從光滑的表面滑落。其次是減小瓶底的內外氣壓差，這個就不太好理解了，沒關係，我們做個小實驗——在一個大一點的平整光滑的玻璃上灑些水，再把另一塊同樣平整光滑的，大小和酒瓶底差不多的小玻璃貼到這塊大玻璃上，你會發現如果玻璃上的水比較多，小玻璃片會因為壓強很平均而可以自如的在大玻璃上滑動，但你卻很難將其從大玻璃上取下來，兩塊玻璃就像用膠水粘在了一起，而你換一個底面凹陷的啤酒瓶子就不會這樣，這就是因為大氣壓力的問題。試想你和朋友在一張光滑的茶几上喝茶，突然有人不小心灑了些茶水，然後所有的杯子和茶壺都開始溜冰一樣的滑動，想拿起時又像粘在了茶几上，那將是一件多麼尷尬的事情。或許會有人問，在平板型的底面上設計一些小凸點，做成不光滑的平底面不就解決這個問題了嗎？是的，這樣可以解決壓強和氣壓差的問題，但又會帶來新的問題，這就是我們第二點要講的。
2.耐衝擊兩個同樣厚度的杯子底，一個是平面的，一個是凹陷的，當你重重地把兩個杯子垂直的拍向一個堅硬的桌面時，平底比凹底更容易破碎，這裡面的力學原理很複雜，很難一兩句話解釋清楚，但無非就是受力點和不同的幾何結構對衝擊力的承受能力問題。
簡單的說一下：首先我們要明白一個問題——對於剛性物體（不是指鋼鐵，而是指比較堅硬且脆的物體，也就是那些沒有彈性的物體，比如玻璃、水晶、冰塊等）而言，如果把它做成一個圓形並把四周都固定起來，你拿一個錘子敲擊它，那它的圓心一定是最脆弱的，也就是最容易被敲碎的部分（這一點和彈性物體正好相反，貼了防衝擊薄膜的汽車窗戶反而是四周更容易破碎，因為防衝擊薄膜是一種典型的彈性材料，有機會我會專門講這個問題，或者你們上網看看如何從車廂中逃生的知識）言歸正傳，有了以上的認識我們就好理解如果把瓶子底做成平面的，當整個瓶底受到衝擊時，瓶底的中心部分一定也會受到衝擊，而凹陷的瓶底其中心部分就不會受到衝擊，因此凹面比平面更不容易被擊碎。
試想你如果是個粗手粗腳的大老爺們兒，到朋友家喝茶，往茶几上放杯子的時候手勁兒稍微大了一點，一不小心就把杯子底給弄破了，這多讓人難堪。其實剛性材料做成的平面的中心部分更容易破碎還有其它原因，比如說空氣和水在物理學上都被稱為流體，而流體瞬間被擠壓時其中心部分比四周瞬間壓力更高，其壓力差和擠壓速度成正比，杯子底與桌面接觸的速度越快，杯子底中心部分承受的衝擊壓力也就越強，凹陷的杯子底因為裡面始終存有部分空氣，並不會像平底的杯子那樣瞬間把杯底和桌子接觸面之間的空氣全部壓出，也就不會對杯底造成太大衝擊，這也是平底易碎的原因之一。
3.耐受內部壓力啤酒瓶子、汽水瓶子、易開罐等密閉容器把底面做成凹陷設計還有另外一個原因，那就是當容器裡面的壓力增加時（啤酒、汽水、香檳酒等都會釋放二氧化碳並增加其所在容器的內部壓力，這點我想大家都明白吧）凹陷的底面可以更好的把壓力分散開，使瓶子底面中心部分受到的壓力相對減少，而這部分是最容易破碎的，人們之所以把這些杯子、瓶子、罐子等容器的底面設計成凹陷形狀的是人們在長期的生活實踐中摸索並發現的，古代製作這些容器的匠人們並不一定完全明白這其中的科學道理，但千百年來長期的生產實踐讓他們拋棄了平面、凸面、麻子面等設計方案而最終選擇了凹面這種綜合性能最好的設計，這再次證明了一個道理：實踐出真知，一切理論都來源於生活實踐和科學實驗。
2013-07-17 18:46:20 補充：
再補充一點，像是清涼的汽水和可樂，一般都是塑膠瓶(寶特瓶)裝或鋁罐包裝，觀察鋁罐的底部，會發現有圓弧狀的凹陷。除了飲料的鋁罐之外，常用的噴霧式髮膠或殺蟲劑的包裝罐底部也都有凹洞，這是因為噴霧式髮膠或殺蟲劑、汽水飲料等有液化氣體，如果容器的底部是平面的，壓力就會聚集在容器的中間而使容器爆裂；如果容器的底部是突出的，不但容器無法站穩，也會使容器內的壓力聚集在中間有爆裂的危險。將容器的底部做凹洞狀，能有效分散內部的壓力，以便安全無虞的使用。
2013-07-17 18:46:34 補充：
保特瓶飲料也有類似的設計，大家如果有把保特瓶飲料放到冷凍庫冰過應該就會看過，瓶子底部受不了瓶內飲料體積變大，把底部撐凸出來的樣子。

By Sarah
at 2013-07-19T16:46

看起來好看，然後會站得比較穩吧

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