Почему у картофеля возникают "внутренние повреждения", когда он падает?

Данная статья посвящена проблеме "внутренних повреждений" картофеля после падения. Автор приводит примеры фруктов и овощей, таких как картофель, яблоки и груши, которые выглядят внешне целыми, но имеют поврежденную мякоть внутри. Он объясняет причину этого с помощью механики контактных взаимодействий, утверждая, что максимальное сдвиговое напряжение при сжатии упругого шара возникает внутри объекта на расстоянии примерно 47% от его радиуса, а не на поверхности. Автор отмечает, что улучшение условий хранения и транспортировки является основным способом предотвращения внутренних повреждений картофеля. Кроме того, он упоминает, что внутренние повреждения, вызванные пыткой "цаньгуань" в императорском дворе династии Мин, также соответствуют тем же законам механики, при которых внешние повреждения могут быть незаметны.

Почему у картофеля возникают "внутренние повреждения", когда он падает?

При приготовлении пищи дома часто обнаруживается, что у вполне пригодного для употребления картофеля после его очистки внутри появляются коричнево-черные пятна. После удаления этих пятен от картофеля практически ничего не остаётся. Подобные "внутренние повреждения" также часто встречаются у таких фруктов, как яблоки и груши. Здравый смысл подсказывает, что это происходит из-за того, что во время транспортировки картофель и яблоки подвергаются давлению друг на друга. Повреждённые картофель и яблоки легко обнаружить, но как объяснить, что некоторые картофели и яблоки, казалось бы, выглядят нормально, но при этом имеют внутренние повреждения?

Проблема "внутренних повреждений" является типичной проблемой контакта в механике. Для простоты давайте рассмотрим картофель как упругие шары, находящиеся под давлением друг на друга. Из-за деформации от давления область контакта между двумя картофелями больше не является точкой, а представляет собой контактную поверхность. Давление между объектами вызывает сдвиговое напряжение внутри шара, и, как ни странно, максимальное сдвиговое напряжение возникает не на контактной поверхности, а на некотором расстоянии от неё. Расчёты показывают, что место максимального сдвигового напряжения, то есть место возникновения "внутренних повреждений", находится на расстоянии 47% от радиуса поверхности, то есть близко к центру, поэтому при сжатии картофель почти полностью портится. Похоже, что для "спасения" картофеля во время транспортировки необходимо улучшить упаковку и условия транспортировки.

В династии Мин была популярна форма наказания, называемая "тинцан": император приказывал подвергать непослушных или совершивших проступки чиновников публичному наказанию в виде ударов по ягодицам на императорском дворе. Даже если такие люди не получали серьёзных травм или видимых повреждений, они всё равно страдали от глубоких внутренних повреждений. Здесь также проявляется тот же принцип механики.