奶瓶的底为何总有一个凹洞？ – 松下问答 – 科学松鼠会论坛 – Powered by Discuz!

一：稳定

凹陷比外凸的底面更稳定这一点不用解释大家都能理解，但相对于平板而言为什么更稳定呢？首先这种设计增加了局部压强——两个面之间压强越大滑动阻力越大这点不难明白，这也就使得采用凹陷设计的容器更不容易从光滑的表面滑落。其次是减小瓶底的内外气压差，这个就不太好理解了，没关系，我们做个小实验——在一个大一点的平整光滑的玻璃上洒些水，再把另一块同样平整光滑的，大小和酒瓶底差不多的小玻璃贴到这块大玻璃上，你会发现如果玻璃上的水比较多，小玻璃片会因为压强很平均而可以自如的在大玻璃上滑动，但你却很难将其从大玻璃上取下来，两块玻璃就像用胶水粘在了一起，而你换一个底面凹陷的啤酒瓶子就不会这样，这就是因为大气压力的问题。试想你和朋友在一张光滑的茶几上喝茶，突然有人不小心洒了些茶水，然后所有的杯子和茶壶都开始溜冰一样的滑动，想拿起时又像粘在了茶几上，那将是一件多么尴尬的事情。或许会有人问，在平板型的底面上设计一些小凸点，做成不光滑的平底面不就解决这个问题了吗？是的，这样可以解决压强和气压差的问题，但又会带来新的问题，这就是我们第二点要讲的。

二：耐冲击

两个同样厚度的杯子底，一个是平面的，一个是凹陷的，当你重重地把两个杯子垂直的拍向一个坚硬的桌面时，平底比凹底更容易破碎，这里面的力学原理很复杂，很难一两句话解释清楚，但无非就是受力点和不同的几何结构对冲击力的承受能力问题。简单的说一下：首先我们要明白一个问题——对于刚性物体（不是指钢铁，而是指比较坚硬且脆的物体，也就是那些没有弹性的物体，比如玻璃、水晶、冰块等）而言，如果把它做成一个圆形并把四周都固定起来，你拿一个锤子敲击它，那它的圆心一定是最脆弱的，也就是最容易被敲碎的部分（这一点和弹性物体正好相反，贴了防冲击薄膜的汽车窗户反而是四周更容易破碎，因为防冲击薄膜是一种典型的弹性材料，有机会我会专门讲这个问题，或者你们上网看看如何从车厢中逃生的知识）言归正传，有了以上的认识我们就好理解如果把瓶子底做成平面的，当整个瓶底受到冲击时，瓶底的中心部分一定也会受到冲击，而凹陷的瓶底其中心部分就不会受到冲击，因此凹面比平面更不容易被击碎。试想你如果是个粗手粗脚的大老爷们儿，到朋友家喝茶，往茶几上放杯子的时候手劲儿稍微大了一点，一不小心就把杯子底给弄破了，这多让人难堪。其实刚性材料做成的平面的中心部分更容易破碎还有其它原因，比如说空气和水在物理学上都被称为流体，而流体瞬间被挤压时其中心部分比四周瞬间压力更高，其压力差和挤压速度成正比，杯子底与桌面接触的速度越快，杯子底中心部分承受的冲击压力也就越强，凹陷的杯子底因为里面始终存有部分空气，并不会像平底的杯子那样瞬间把杯底和桌子接触面之间的空气全部压出，也就不会对杯底造成太大冲击，这也是平底易碎的原因之一。

三：耐受内部压力

啤酒瓶子、汽水瓶子、易拉罐等密闭容器把底面做成凹陷设计还有另外一个原因，那就是当容器里面的压力增加时（啤酒、汽水、香槟酒等都会释放二氧化碳并增加其所在容器的内部压力，这点我想大家都明白吧）凹陷的底面可以更好的把压力分散开，使瓶子底面中心部分受到的压力相对减少，而这部分是最容易破碎的，在上面我已经讲过了。

以上这些不是我发现的，也不是某个科学家发现的，人们之所以把这些杯子、瓶子、罐子等容器的底面设计成凹陷形状的是人们在长期的生活实践中摸索并发现的，古代制作这些容器的匠人们并不一定完全明白这其中的科学道理，但千百年来长期的生产实践让他们抛弃了平面、凸面、麻子面等设计方案而最终选择了凹面这种综合性能最好的设计，这再次证明了一个道理：实践出真知，一切理论都来源于生活实践和科学实验。