家里做饭時,經常會發現原本完好的土豆一削皮,里面竟出现褐黑色的坏斑。削去黑斑後,土豆所剩無几了。這種 “内伤” 在苹果、梨子等水果中也很常见。常识告诉我们,这肯定是因为在运输过程中,土豆和苹果受到彼此的挤压力。被压坏的土豆和苹果一目了然,但如何解释有些土豆和苹果看似完好却有内伤的现象呢?
“内伤”问题在力学中是一个典型的接触问题。為了簡單起見,我們把土豆看作是彈性球,彼此之間存在着挤压力。在挤压变形下,两个土豆之間的接觸區域已經不再是一個點,而是一個接觸圆面。物體之間的挤压力在球体内部引起剪應力,奇怪的是,最大剪應力並不發生在接觸面上,而是離接觸面有一段距離。計算表明,最大剪應力所在的位置,也就是 “内伤” 發生的地方,離表面距离為半徑的 47%,也就是很接近中心,因此土豆一經挤压,就幾乎全坏了。看来,在运输过程中,通過改善包装和运输条件才是 “拯救” 土豆的根本办法。
明朝流行一种 “廷杖” 处罚:皇帝下令,把不听话或做错事的大臣按在朝堂上公开 “打屁股”。受廷杖的人即使没有伤筋动骨,外表甚至看不出明显伤痕,却受到痛入骨髓的内伤。这里面也体现了同样的力学道理。

