为什么有些人拧不开瓶盖，却能徒手劈开西瓜？

上海科技馆

2024-11-26 18:37发布于上海上海科技馆官方账号

在许多人眼里，女生的力气真是个谜。

还记得高中同桌每次拧不开瓶盖，都要找我帮忙。我每帮她一回，都要嘲笑她一番。但有一天，班级活动买了几个西瓜，大家苦恼没买水果刀时，她却一掌劈开了西瓜，留下当场震惊的我们和一个大力金刚掌的美名。

在生活中，你是否也遇到过类似的情况？女生是真的因为力气小才拧不开瓶盖吗？那她为啥又能徒手劈开西瓜呢？难道说她对我有意思，才故意打不开瓶盖来接近我吗？醒醒，别做美梦了！今天就来聊聊这一魔幻反差背后的原因。

总是拧不开瓶盖的伤，你体会过吗？

图源：微信公众号@环球物理

瓶盖的密封原理

首先，我们来拆解一下瓶盖，可以看到，瓶盖上有盖顶、密封垫、螺纹、连接桥和防盗圈等主要部分。

饮料出厂时，瓶盖和防盗圈之间会通过一排叫做连接桥的结构相连。一旦瓶盖被拧开，连接桥就会断掉。通过它，我们可以判断饮料是否被打开过。

图源：摄图网

当我们旋上瓶盖时，瓶盖的螺纹和瓶口的螺纹会相互配合，使瓶口逐渐深入瓶盖内。旋紧瓶盖后，螺纹和螺纹之间会产生一定的接触压力，使瓶口和密封垫紧密贴合。

切开一个瓶盖，看看里面长啥样

图源：微信公众号@科普青岛

瓶口和瓶盖之间的相互挤压和连接桥的结构设计，保证了瓶盖良好的密闭性能，但也成了拧瓶盖时的阻碍。

女生拧瓶盖到底有多难？

想要拧开瓶盖，首先需要克服这些挤压表面之间的摩擦力。瓶口和瓶盖之间的接触压力越大，它们之间的摩擦力也就越大。其次，还需要施加额外的力，来扯断所有的连接桥。

图源：摄图网

为了衡量拧瓶盖的难易程度，业界使用了一个叫做松开扭矩的指标。通俗地说：扭矩等于手指在瓶盖切向上施加的力乘以瓶盖的直径。每种饮料的瓶盖都有自己的松开扭矩，当外界施加的扭矩大于松开扭矩时，瓶盖才能被拧开。

通过这个示意图简单理解扭矩的概念，F是手指在瓶盖切向上施加的力，d是瓶盖直径

图源：作者绘制

以可口可乐为例，它的松开扭矩在1.09到1.31 N*m之间。有研究显示，将近一半的女性无法拧开可口可乐的瓶盖^[1]。

不同饮料瓶盖的松开力矩

图源：参考文献[1]

除了手掌力气小之外，疼痛感也是部分女生打不开瓶盖的原因。瓶盖外侧都会有一条条竖着的条纹——叫做防滑纹，它们可以增加手指和瓶盖间的摩擦力，防止手指在发力时打滑，但这些凹凸不平的纹路会使手指在拧瓶盖时产生疼痛感。

图源：摄图网

研究发现，女性每平方厘米的皮肤内，含有的神经纤维是男性的两倍，所以相比于男性，女性在拧瓶盖时的疼痛会更加强烈^[2]。

此外，许多女性经常涂护手霜，皮肤上的角质层少，光滑的手指容易在瓶盖上打滑，进一步增加了拧瓶盖的难度。

徒手劈西瓜的奥妙

徒手劈西瓜，听起来好像和徒手劈砖头、徒手开榴莲一样，都属于猛男行为。为什么有些女生连瓶盖都拧不开，却能徒手劈开西瓜呢？

这其实和西瓜的生长特点有关。在西瓜成熟过程中，瓜瓤的膨大速度远远要快于瓜皮，这导致瓜皮一直被瓜瓤撑着，瓜瓤一直被瓜皮束缚着；瓜皮中存在拉力，瓜瓤中存在压力。

一个成熟的西瓜即便没有受到任何外力作用，它的内部也存在拉力和压力的自我平衡，这种现象被称为内应力平衡。

西瓜中存在内应力平衡，瓜皮被撑着而受拉，而瓜瓤被束缚而受压

图源：作者绘制

一些品种的西瓜，成熟后的内应力会特别大，它就像一个充满气的气球，处在爆裂的边缘。这时如果施加一点外力，比如拍一巴掌，或者指头弹一下，就会让西瓜皮中产生肉眼难以察觉的小裂纹。小裂纹将破坏内应力的平衡，就仿佛气球被针戳了一下，这些小裂纹会迅速扩展，发展为贯穿瓜皮的大裂纹，使西瓜炸开。

可以用针扎气球来类比徒手开西瓜的过程

图源：bilibili@The_Maker

这个过程不需要太大的力去触发，所以哪怕是没什么力气的女生也能将西瓜拍开。甚至有些非常成熟的西瓜，因为内应力过大，在瓜地里就已经自己炸开了。

这种一弹就炸的西瓜简直就是西瓜中的极品

图源：bilibili@产地星球

当然，不是所有的西瓜都这么容易被徒手拍开。一碰就裂的西瓜，一般都是皮薄、汁水多、瓜瓤饱满的，这可以用帕斯卡定律来解释。

帕斯卡定律讲的是，加在密闭液体中一处的压强，能够大小不变地向液体的各个方向传递。也就是说，假如西瓜内部充满了水分，拍击局部区域产生的压强能够迅速传递到整个西瓜上，然后寻找到西瓜中最脆弱的部分，在那里形成开裂。如果是水分不多且内部有空洞的西瓜，比如一些沙瓤瓜，压强的传递可能被削弱甚至阻断，这就不太容易徒手拍开了。