植物生長的力可以有多大?

問心問得幾回真


這個問題不太好回答,因為算不出具體的數值。但是力學有一個分支,研究的就是生物力學,簡單給大家介紹下把。

1、生物力學

從名字上,就直到生物力學研究的是生物的受力,包括動物、植物等等。動物的骨骼、肉的受力特徵,植物根莖頁的受力特徵,都是生物力學的研究範疇。生物力學要解決的就是生物體的本構模型。

傳統的材料不具備生長和自修復的特性,其力學響應就是獲得應力-應變曲線(金屬材料),這些本構模型都不需要考慮時間相關性。但是,與傳統的力學不一樣,生物力學的對象具有生長和自修復的特點,而這些特點都與時間有關。因此,生物力學的本構模型要複雜的多,不是簡單的應力應變曲線就能描述的。通常生物力學的本構模型從最本質的能量、動量、質量角度進行考慮。


生物力學是一個新興的前沿交叉學科,是當前的一個研究熱點。目前看來,它與醫學的結合最為緊密。


2、植物的生長之力

很小的時候,就聽說這麼一個故事:以前醫學不發達,人頭骨無法無損分開。於是有人想到了一個好主意,在頭骨裡種上了種子,種子發芽後把頭蓋骨頂開了。可見,種子的生長之力很大。

這樣的例子,到處都是。比如石頭下面的小樹,長大後頂開巨石,縫隙裡的小草,長大後撐裂石頭,等等。

3、生長之力分析

植物的根莖葉仍然屬於固體,所以可以藉助固體力學的一些方法。不同的地方在於,根莖葉會生長,自身的強度會隨時間慢慢變大。我們以下圖為例,棕色的土壤內有三顆種子,上面有一塊巨石壓著。



種子發芽後,破土而出,生命的本能讓種子的芽尋找最佳的生長點。破土後的芽,被石頭壓著,處於受壓的一種狀態下。我們知道,絕大多數物體都是耐壓不耐拉,所以受壓的嫩芽並不會被壓饋。

隨著時間的推移,嫩芽慢慢長大長粗。向上生長受阻後,會自己橫著生長,直到遇到石頭邊界(a,c),或者石頭內部縫隙(b)。在邊界處,芽一旦出來,就可以向上生長。

而在石頭內部縫隙,情況就要艱難的多。向上生長了一段時間後,怎麼都無法長出去。這時候,植物的根莖就會不斷的強化,會把內部填充的滿滿的。而對於石頭,縫隙的尖端由於受到植物生長的力的作用,一直處於應力集中的狀態下,一旦外界力過大,裂尖應力超出石頭的極限應力,那麼這個石頭就會裂為兩半。植物的生長之力,能夠破碎石頭的原因也正在於此。


岩石的抗拉強度在2.7-17.6MPa之間,這個值並不大。所以植物想要撐裂岩石,也沒有想象的花了那麼大的力氣。具體多大的力,跟石頭具體的幾何形狀有關。


總結

植物的生長之力看似巨大,其實用的也並非蠻力,而是利用了岩石自身的缺陷。並且,外力作用下,植物大多是受壓狀態,一般都壓不跨。


力學Nerd王小胖


分享一張網圖說明,也是南方地區很容易見到的現象


植物文化


呵呵。舉個例子回答你吧。從前,有個村民把房子蓋在毛竹山上。一天晚上,夫妻倆睡的床板被什麼東西頂起來了,頂得老高老高的。夫妻倆嚇得不輕,一骨碌爬起來,點亮油燈查看。媽呀,原來床底下半夜冒出了一根竹筍。這下,你就知道什麼植物不僅長得快,而且生長的力有多大了。


羅福仲


這就是生命的力量

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老高177210598


可以把巨石頂下山,力大無比。


用戶7596763746043


可將頭骨頂開


liziy


這個不熟悉的領域,不知道


昨天的小豬


可以撐破鐵桶。


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