Question:
Pourquoi le papier coupe-t-il si bien les choses?
thermomagnetic condensed boson
2018-09-10 15:07:07 UTC
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Le papier est un matériau extrêmement flexible, du moins sous forme de feuille. Il se déformera considérablement en fonction de la pression appliquée et il se pliera facilement.

Par conséquent, il est extrêmement contre-intuitif qu'une feuille de papier puisse couper à travers la peau humaine et probablement à travers des matériaux plus rigides / plus durs, car lorsque la peau applique une pression sur le papier, on s'attendrait à ce qu'elle se plie ou se plie. Pourtant, il est facile d'avoir une coupure sévère dans le papier, à la fois à travers l'épiderme et le derme. Comment est-ce possible? Certes, la largeur de la feuille de papier joue un grand rôle: plus elle est petite, plus elle est nette, mais aussi plus elle devient flexible et moins elle doit supporter une pression appliquée sans se plier!

Je peux penser à d'autres matériaux tels que des films plastiques minces et des feuilles d'aluminium. Mon intuition me dit que la feuille de plastique ne couperait pas la peau, mais la feuille d'aluminium, même si je ne suis pas sûr car je n'ai pas essayé l'expérience. Si cela est vrai, qu'est-ce qui détermine si un matériau est capable de couper la peau? Un cheveu par exemple, qui est souple et plus fin qu'une feuille de papier, est incapable de couper la peau. Qu'est-ce qui distingue le papier? Qu'y a-t-il de si différent qui en fait un bon coupeur?

Cela a peut-être à voir avec ses propriétés microscopiques et le fait qu'il contient de nombreuses fibres, mais j'en doute fortement car la feuille d'aluminium n'en contient pas et serait probablement également coupée.

Un peu apparenté, un mot utile pour ceux qui ont eu de légers frissons en lisant cette question et ses réponses: * pulpuslacerataphobia *.Il semble un mot quelque peu "inventé" (là encore, tous les mots sont ...), mais Google donne plusieurs coups avec lui.Réfléchissez simplement à deux fois avant de passer à la recherche d'images.
Quand j'ai vu le titre pour la première fois, c'était "Pourquoi le papier coupe-t-il si bien?".J'ai fait une suggestion de modification du titre «Pourquoi le papier coupe-t-il si bien ** la peau **?», Car c'était le sujet de la question.Cette modification a finalement été rejetée en faveur de "Pourquoi le papier coupe-t-il ** si bien ** les choses **?", Ce qui n'est pas aussi précis que la question est toujours de couper la peau (sur les doigts, etc.).Si vous souhaitez que la question soit plus générale, vous devez modifier le corps pour qu'il corresponde au titre._et ** probablement ** à travers des matériaux plus rigides / plus durs_ signifie que vous n'êtes pas sûr / que vous ne l'avez pas essayé.
Je viens de remarquer une hypothèse incorrecte: plus elle est petite, plus elle est nette, mais aussi plus elle devient flexible_.Vous constaterez que plus quelque chose devient petit, plus il devient ** dur / rigide **.Un grand morceau de papier est plus susceptible de se plier qu'un petit morceau de papier.À moins que vous ne vouliez dire «plus mince», pas «plus petit».
Cinq réponses:
user7777777
2018-09-10 15:36:23 UTC
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Le papier, en particulier lorsqu'il est fraîchement coupé, peut sembler avoir des bords lisses, mais en réalité, ses bords sont dentelés (c'est-à-dire avoir un bord dentelé), ce qui en fait plus une scie qu'une lame lisse. Cela permet au papier de se déchirer la peau assez facilement. Les bords dentelés réduisent considérablement la zone de contact et font que la pression appliquée est plutôt élevée. Ainsi, la peau peut être facilement perforée et, à mesure que le papier se déplace dans une direction transversale, le bord dentelé déchirera la peau.

Le papier peut se plier facilement, mais il est très résistant à la compression latérale (le long de sa surface). Essayez de presser quelques feuilles de papier dans une direction parallèle à sa surface (de préférence en les plaçant à plat sur une table et en essayant de la "compresser" latéralement), et vous verrez ce que je veux dire. Cela revient à couper la peau avec une scie à métaux par rapport à une scie en caoutchouc. Le papier ressemble plus à un papier métallique dans ce cas. Le papier est plutôt rigide sur de courtes longueurs, comme un seul morceau de papier dépassant d'une pile (ce qui provoque souvent des coupures). La plupart du temps, tenir un seul grand morceau de papier et le presser contre votre peau ne fera pas beaucoup plus que plier le papier, mais le tenir de telle sorte que seule une petite longueur soit exposée rendra beaucoup plus difficile à plier. La force normale de votre peau et la force vers le bas forment ce que l'on appelle un couple de torsion. Il y a un certain couple seuil avant que le papier ne cède et ne se plie à la place. Une longueur de papier plus courte aura un bras de levier plus court, ce qui augmente considérablement la tolérance au désalignement des deux forces. Tenir le papier à une longueur plus longue diminue ce seuil (c'est-à-dire que vous devez appuyer beaucoup plus précisément sur le point de contact pour que le papier ne se plie pas). C'est également un facteur important pour déterminer si le papier se presse dans votre peau ou s'il se plie simplement.

Le papier est composé de fibres / pâte courtes de cellulose, qui sont liées les unes aux autres par une liaison hydrogène et éventuellement une couche de finition.Lorsque le papier est plié ou plié, les fibres de la ligne de pliage se séparent et se détachent, ce qui rend le papier beaucoup plus faible.Même si nous déplions le papier plié, ces fibres détachées ne se fixent pas les unes aux autres comme auparavant, de sorte que la ligne de pliage reste comme une région mécaniquement faible et diminue sa rigidité.C'est pourquoi le papier fraîchement préparé et déplié est également plus susceptible de provoquer des coupures.

Enfin, le fait qu'un morceau de papier coupe facilement la peau dépend bien sûr de sa rigidité.C'est pourquoi le papier de bureau est beaucoup plus susceptible de vous couper que le papier toilette.La densité du papier (masse par unité de surface), également appelée grammage, a une influence directe sur sa rigidité.

C'est en effet une bonne réponse, mais laisse plusieurs questions sans réponse.Par exemple, pourquoi ne puis-je pas lire cette réponse sans que mon visage se tord et que les mains ne se serrent?
@maxathousand Parce qu'il mentionne les coupes de papier et le papier toilette dans la même phrase?
Et bien sûr, les choses flexibles peuvent très bien couper, par exemple les scies à fil comme celles-ci: https://en.wikipedia.org/wiki/Wire_saw ou les plus courantes utilisées pour le camping.
Je ne suis pas sûr que le fait que les bords soient dentelés soit suffisant pour garantir que le papier coupe bien.Je pense que ce serait bien si vous éditiez votre réponse avec les informations de Floris que les bords contiennent en fait des matériaux supplémentaires qui sont "durs" et permettent ainsi de comprendre facilement pourquoi le papier coupe si bien.Jusqu'à présent, vos deux réponses se complètent bien.
@coniferous_smellerULPBG-W8ZgjR: Ce qui rend les bords du papier dentelés, ce sont les fibres mêmes dont le papier est fait - cela n'a rien à voir fondamentalement avec des particules de remplissage (bien qu'elles puissent améliorer la netteté).
Pourriez-vous s'il vous plaît modifier votre réponse avec ces informations explicitement écrites?J'accepterais votre réponse.
@coniferous_smellerULPBG-W8ZgjR: Je l'ai déjà dit, les fibres sont la * principale * raison pour laquelle le papier coupe.Si vous trouvez cela très important, je vous invite à modifier cette réponse vous-même.
josh
2018-09-10 20:16:41 UTC
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Le papier est un matériau extrêmement flexible

C'est vrai, mais seulement dans une direction à un moment donné. Lorsque vous courbez le papier sur un seul axe, cela ajoute une rigidité considérable à l'autre axe. Voir LES HYPERBOLOÏDES DE SHUKHOV et comment cela utilise le renforcement à double courbure. Il est mieux illustré dans cette image tirée de l'article.

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)

Je suppose que la majorité des coupes de papier se produiront lorsqu'il y a une certaine courbure sur l'axe qui est normale au bord de coupe du papier. Lorsque la courbure est parallèle au bord de coupe, le papier se pliera simplement davantage.

Lorsque le papier est utilisé comme coupe-disque, comme le montre cette vidéo fournie par sammy gerbil, il est rigidifié par la force centrifuge due aux vitesses angulaires très élevées du coupe-disque.

Donc, en résumé, le papier est bon pour couper parce que ses propriétés matérielles lui permettent d'agir de manière rigide (dans une direction donnée), ainsi que toutes les autres réponses fournies telles que les bords irréguliers / l'effet de sciage.

Notez également que les brins d'herbe sont souvent courbés de la même manière!
Je pense qu'une autre façon de dire cela est que le papier est inélastique (a un module élevé).Vous pouvez plier une feuille de papier hors de son propre plan, mais vous ne pouvez pas l'étirer ou la compresser dans la direction de ce plan.C'est pourquoi vous obtenez les propriétés décrites dans l'article que vous avez cité.
@DaveTweed c'est une belle info.N'hésitez pas à modifier la réponse de Josh.
désolé mais votre estimation est fausse.la seule chose qui compte pour l'effet de coupe est la vitesse et la direction du mouvement du papier par rapport à l'objet qu'il coupe.
@vulcan_ bien que ma supposition puisse toujours être erronée, votre raisonnement ne semble pas être correct quant à la raison pour laquelle il pourrait être faux.Il doit y avoir ** une ** force agissant normalement au plan que nous coupons.S'il n'y a pas de rigidité du papier, il se pliera simplement au lieu d'être coupé.C'est pourquoi le papier de soie ne coupe pas et le papier à lettres.
Je pense que cette réponse complète vraiment celle de user7777777, et c'est ce que je suis venu chercher ici.
@josh Il n'est pas nécessaire d'avoir une force normale à la feuille effectuant la découpe. En fait, s'il y a une force latérale, le moment de flexion éloignera le bord fin de la découpe car il commence à se plier ou même à plier le papier. Quant au papier de soie .. son bord n'est pas assez tranchant pour couper et est trop souple pour rigidifier le bord assez longtemps pour faire une coupe donc ce n'est pas la raison pour laquelle le papier de soie ne coupe pas
@vulcan_ J'ai dit normal au plan que nous coupons (c'est-à-dire votre peau), pas normal à la face du papier.Tout le concept de renforcement à double courbure dans ce contexte est d'atténuer le problème de flexion / pliage que vous avez décrit.S'il y a quelque chose que je peux ajouter à ma réponse pour la clarifier, faites-le moi savoir!
Floris
2018-09-10 16:19:48 UTC
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Le papier contient des particules de remplissage.Ce sont des «couteaux» microscopiques - voir par exemple cette image (Carbonate de calcium précipité, extrait de cet article)

enter image description here

Lorsque le papier est fraîchement découpé, de telles particules (CaCO3, TiO2, ...) sont exposées sur le bord.Ils agissent comme n'importe quelle lame dentelée, coupant et enlevant de petites quantités de matière lorsque vous faites glisser le bord le long d'une surface (comme votre doigt ...).Beaucoup d’entre eux peuvent «manger» suffisamment de votre peau pour faire une coupure.

Avez-vous une citation pour montrer que ce sont bien ces charges qui sont responsables de la coupe?Je ne connais pas grand-chose à la fabrication du papier, mais je pense que les applications où l'apparence n'est pas aussi importante, comme les boîtes en carton, auraient moins de remplissage.Pourtant, certaines des pires coupures de papier que j'ai eues proviennent de boîtes.
@PhilFrost - c'est un bon point.Je me souviens de cela lors de conférences sur la science des matériaux dans les années 80 - avant que les notes de cours ne soient mises en ligne.Si je peux trouver quelque chose, je l'ajouterai.La colle (liant) retenant le papier ensemble fait également des fibres un bord de couteau efficace;et le carton a beaucoup de liant ...
J'aime cette réponse car c'est la seule à ce jour qui mentionne ces matériaux supplémentaires sur les bords de la feuille de papier.
Les matériaux que vous mentionnez sur les bords coupés proviennent de l'argile ou du plastique utilisé pour finir certains papiers, ils ne seront pas présents sur la plupart des papiers (moins chers).L'effet de coupe du papier est davantage dû au fait qu'il s'agit d'un bord extrêmement important se déplaçant assez rapidement dans la direction du bord pour couper ce qu'il frappe.
Aganju
2018-09-10 19:54:43 UTC
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C'est principalement le mouvement le long du bord du papier.Il en résulte un effet de sciage sur votre peau.

Vous pouvez facilement essayer de pousser sur du papier fraîchement coupé (sans vous déplacer le long du bord), et il sera presque impossible de vous couper.Dès que vous vous déplacez le long du bord (n'essayez pas ceci, ou essayez à vos risques et périls), l'effet de sciage vous coupera rapidement.

vulcan_
2018-09-12 23:47:32 UTC
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Il y a déjà de bonnes réponses ici, mais il y a aussi de la désinformation. Le papier en tant que matériau est essentiellement un matériau composite en fibres ... compressé, feutré, fibres liées par de la colle et éventuellement traitée en surface pour améliorer la douceur.C'est une feuille très mince avec un bord de scie microscopique qui, lorsqu'elle est contrainte contre la flexion et en mouvement le long de la direction des bords par rapport à un autre objet, peut couper facilement des matériaux tendres.

Le vieux papier sera coupé aussi facilement que le neuf et le pliage, la courbure ou toute autre configuration structurelle ne contribuera pas à l'effet de coupe du papier.la seule chose qui cache est que le bord est fin et en mouvement, par rapport à l'objet coupé.

l'exemple extrême de l'effet de découpe du papier peut être vu dans cette vidéo https://www.youtube.com/watch?v=eLXHLRa37_g Mister Maker profite de l'effet de rigidification de la force centrifuge pour utiliser du papier pour trancher et couper en dés une variété de matériaux

Bien qu'il soit également possible de se couper avec du vieux papier (le papier bien stocké ne change ses propriétés que très lentement avec le temps), le papier frais coupe nettement mieux.En particulier, plier le papier plusieurs fois dans différentes directions le ramollit et ne maintiendra plus facilement le bord contre votre peau.La force centrifuge est une question différente et ne repose pas sur la rigidité, mais c'est complètement différent de toutes les coupes de papier accidentelles.


Ce Q&R a été automatiquement traduit de la langue anglaise.Le contenu original est disponible sur stackexchange, que nous remercions pour la licence cc by-sa 4.0 sous laquelle il est distribué.
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