胸腔中的流體——「胸口碎大石」是怎樣練成的？

「胸口碎大石」作為雜技表演類的節目，相信大家都有聽說甚至見過，那這種「神功」是怎樣實現的呢？下面從流體傳動的角度來領略「胸口碎大石」的神奇。

※※原理解釋※※

對「胸口碎大石」的科學解釋有很多，其中比較典型的有兩種：慣性效應和帕斯卡效應，本文則從空氣彈簧效應角度進行解釋。

慣性效應：由於石塊質量很大，鎚子很快砸下去時，慣性作用使得石塊的加速度很小，從而對人不會產生很大衝擊。該過程可通過牛頓第二定律理解：

F=m*a

當鎚子作用在石塊上的衝擊力F一定，石塊質量m越大，石塊產生的加速度a越小，給人體帶來的衝擊也越小，從而使人不受傷害。

帕斯卡效應：採用的石塊形狀一般為規整的長方體，其與人體接觸的面積很大，由帕斯卡的壓強公式

F=P*A

可知：當力F一定，由於人與石塊接觸面積A很大，故作用在人體上的壓強P很小，即石塊與人體接觸的大面積會將鎚子作用在石塊上的衝擊強度分散掉，進而使人受到的損傷大大減弱。

空氣彈簧效應：

本文則從流體傳動中「流體彈簧效應」的角度來分析「胸口碎大石」的原理。

以封閉流體腔為例，假定流體為可壓縮性的，在一定頻率範圍內（高頻或高速衝擊），流體腔對外力的響應特性中反映出一種「流體彈簧」的存在，即流體具有了類似於彈簧的屬性，這種彈簧稱為「流體彈簧」。

所形成「流體彈簧」的剛度是被壓縮流體所產生的複位力與活塞的位移的比值，可理解為流體傳動中的「胡克定律」（F=k·x）。流體彈簧剛度k的公式定義為：

k=A2*β/V

其中，V為流體腔體積，β為流體彈性模量（可視為定值），A為活塞有效作用面積（可視為定值）。

然而，值得注意的是：「流體彈簧」只有在滿足一定激振頻率或衝擊的條件下才會形成，在平穩壓縮或拉伸時「流體彈簧」是不存在的。

因此，基於「流體彈簧」動態性的理解，對於「胸口碎大石」而言，只有將鎚子迅速砸在石板上，即在很短的衝擊時間內，胸腔中空氣由於來不及從口鼻排除，便形成了「空氣彈簧」（上述的「流體彈簧」），而正是由於「空氣彈簧」具有動態剛度，身體才會被保護起來不被衝擊壓傷。

※※如何練成※※

講了那麼多，那到底如何才能練成「胸口碎大石」的神功呢？

（圖摘自網路）

從以上的分析可總結出實現「胸口碎大石」的兩個關鍵因素：錘擊時間短（衝擊）和胸腔中保留適量空氣。

也就是說，只要做到掄錘衝擊快（鎚子與石頭接觸時間短）以及胸腔內形成彈性剛度足夠大的空氣彈簧，便具備了「胸口碎大石」的基礎條件。當然，要想最終完成，經驗積累和技巧掌握還是必不可少的。

※※如何有效減傷※※

想要有效防止或減小對人體的損傷，即胸腔要能夠產生足夠大的複位力來克服衝擊力，以至人體不被壓傷（通俗理解就是防止被壓扁。。），就需要增加胸腔中所形成的「空氣彈簧」的剛度。

從動態彈簧剛度公式可看出，增加空氣彈簧剛度最直接有效的方法是減小胸腔體積V，即碎石前胸腔中盡量少吸入空氣。

另外，由於石頭、皮膚肌肉和胸腔共同組成了一個彈簧-質量系統，其中皮膚肌肉和胸腔體可視為兩個串聯的彈簧。因此，適當繃緊腹、胸部肌肉也可增加所形成的等效彈簧的剛度，從而減緩人體所受衝擊。

好了，技巧和道理都講完了，請開始你的表演吧～

THE END

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