为什么刀子可以把食物切成两半？
菜刀是每个家庭必备的工具，没有它我们就无法高效快速的烹制出各种美味佳肴。
在市面上，我们可以买到各种各样的刀：切片刀、文武刀、斩骨刀、杀猪刀、剔骨刀、面包刀等等。然而，你知道这些厨刀背后的机械原理吗？
刀子是怎样切食物的？
我们用刀可以轻松的切开一块豆腐，如果力气大一点，也可以切开一块牛肉，如果力气大一点，甚至可以剁碎一根骨头。
那么，在切割这些食材的时候，菜刀的刀刃上究竟发生了什么？
现在，我们以一块豆腐（韧性较大）和一块巧克力（韧性较小）作为研究对象，用普通刀将它们切成两半，看看会发生什么。
切豆腐很简单。图片来源：腾讯
切豆腐
首先我们要明确的是，即使是我们在市面上可以买到的最锋利的刀，在刀刃处还是会有一定的厚度。
刀刃局部放大，可见明显厚度及使用后磨损痕迹。图片来源：腾讯
当我们开始切豆腐的时候，如果我们把刀片接触豆腐的地方放大，然后再观察，我们会发现豆腐在刀片下面的部分，受到刀片向下压力的影响，从而向下移动了一小段距离。
此时，由于豆腐的这部分移动，使得压平处附近的豆腐同时受到拉力和剪切力。
从力学角度来说，豆腐受外力作用而产生局部变形，使刀片附近的豆腐受到拉应力和剪应力的综合作用。
刀片压住豆腐的一部分，在两侧形成应力区。图片来源：作者
如果继续垂直向下切，刀刃两侧对豆腐的拉力和剪切力会逐渐增大，当某一部位的力超过豆腐分子间的力时，豆腐就会在这个部位破损，这样就形成了横截面。
然后随着刀的厚度从刀刃到刀身不断增加，刀的侧面会对豆腐施加水平向外的压力，从而不断将切面分离。
豆腐初现破损。图片来源：作者
类似的过程一般对应韧性更强的食材，如肉、面团等。
切块巧克力
切完豆腐之后，我们来尝尝巧克力吧！
由于巧克力性脆，韧性较小，所以不会像豆腐那样出现明显的局部变形。
当刀片开始向下压巧克力的外表面时，刀片下面的巧克力只需要向下移动一小段距离，作用在附近巧克力上的力就会超过分子间的力，于是就形成裂纹，并迅速向外扩展，直至整块巧克力都裂开。
因此，我们有时发现不需要用刀把巧克力全部切开来一分为二。
巧克力等脆性材料会产生裂纹，而且裂纹会迅速扩展。图片来源：作者
其他与巧克力同样韧性较差的食材还包括南瓜（从皮上切下来的）、大骨头等。
普通厨刀切起来不好怎么办
厨房里的食材丰富多样，有纤维韧性很高的牛肉，有非常坚硬的大骨头贝语网校，还有容易变形、散架的面包，如果用普通的菜刀去切的话，难度实在太大，该怎么办呢？
这时专业刀具就派上用场了！例如，剁骨刀可以轻松剁碎骨头，水果刀可以轻松切开各种水果，面包刀可以完美地切开面包，剔骨刀可以灵活地从骨头上剔除碎肉等等。
那么，这些专业刀具都涉及哪些机械原理呢？我们一起来看看吧！
斩骨刀：增加动能
斩骨刀是专门用来斩断大骨头的刀，这种刀的刀刃较厚，刀刃较钝，所以整体重量比较大。
斩骨时，大厨们一般都是将气力凝聚在丹田，站稳重心，然后手握斩骨刀初中物理切割，手臂摆动，用力斩下，坚硬的骨头便会“啪”的一声断裂。
在这个过程中，手臂不断的摆动，目的是为了尽量增加斩骨刀的高度，使其在砍砍的时候拥有足够的动能。
这不就是我们初中物理课本（初中物理八年级上册人教版下册）里的机械能转换原理吗：
当物体从高处落下时，物体的重力势能转化为动能……动能与势能是可以互相转化的。
另外，由于骨头比较坚硬，较钝的刀刃可以保证砍骨刀在砍的时候不会滑落或轻易折断。
斩骨刀的威力。图片来源见水印。
屠刀：增加切割行程
如果需要处理大块的肉，怎么办？直接用3米长的刀砍肉吗？厨师们没那么笨，他们会选择用专门的杀猪刀（当然，用杀猪刀处理牛羊肉也是可以的）。
和常见的直刃刀不同，屠宰刀的刀刃呈弧形，犹如月牙一般，经过精心打磨，刀刃仿佛闪烁着寒光。在电影《北京情缘》中，周星驰饰演的屠夫，就是用了这样一把威风凛凛、霸气十足的屠宰刀。
屠刀，图片来源：腾讯
屠夫持屠刀击毙金枪男子。图片来源：腾讯
即使使用磨得相当锋利的直刃刀，我们也很难用它刺穿肉制品并继续下一步的切割操作。
屠宰刀的好处在于弯曲的刀刃可以让厨师更灵活地用力初中物理切割，同时增加肉制品的切割范围。
因此屠夫可以很轻松地用屠刀锋利的刀刃刺穿肉体，然后用力一砍，干净利落地切下一块肉。
在军事领域著名的尼泊尔弯刀、蒙古马刀也采用这种弯刃，杀伤力颇大。
蒙古刀，图片来源：新浪
面包刀：切割变成锯切
喜欢吃切片面包的同学可能都尝试过自己切面包片，却发现家里普通的菜刀根本无法胜任。由于面包本身比较软，含有很多不易切割的纤维，如果用普通的菜刀切的话，很容易导致面包严重变形，不再柔软。既然不能用传统的按切方式切面包，那就改用锯吧！面包刀就是一把小锯子，刀刃上有很多方向相反的小齿。
切面包时，只要将面包刀轻轻拉过面包，就能轻易锯断纤维。虽然会掉落一些面包屑，但面包仍然保持完美的柔软。
美剧《史密斯夫妇》切面包的场景。图片来源见水印。
用面包刀切蛋糕，图片来自豆瓣
同样，我们也可以使用面包刀来切西红柿等多汁的果蔬，避免因挤压而损失大量汁液。
用面包刀切西红柿。图片来源：厨房故事
其实我们家里经常用的普通厨刀，刀刃上有很多细小的磨损，这些磨损也可以起到锯齿的作用，帮助我们切割食物。
那么，你了解了厨刀背后的机械原理吗？让我们回顾一下：
刀刃使附近的食物发生变形，对食物产生复杂的力，当这个力大于食物分子间的力时，食物就被切断了；2、斩骨刀通过增加刀的高度和重量，增加了斩切的动能；
屠宰刀采用弧形刀片，实现切割时的灵活性和较大的切割行程；
面包刀可以快速锯切食材，并防止其明显变形。
没错，这些都是初二物理课本里关于力学（第7章，第8章等）和机械能（第11章，第4节）的知识。
你绝对想不到，力学在生活中的应用原来这么有趣，如果你有什么有趣的经历和想法，欢迎留言和大家分享哦！
最后还是要提醒大家，刀具属于危险物品，使用的时候一定要注意安全，最好在家长的监护下操作，防止意外受伤！
参考：
[1] 八年级物理，义务教育教科书，人民教育出版社。[2] 黄建宏. 锐利刀片的磨损机理及热处理工艺探讨[J]. 兵器材料科学与工程，1988(03):24-33。评审专家：张宏宝，北京师范大学物理系副教授。