碰撞现象在我们的生活中屡见不鲜——大到行星相撞，小到沙粒冲击玻璃，可以说时时刻刻都在发生。碰撞作为一种典型的物理现象，了解它的过程、掌握它的规律对我们的生活非常重要，但是今天这篇文章不想说得过于专业，只想通过对大家平时不太在意的类似现象进行理想角度的展示，用大白话替代晦涩难懂的原理，如果能有所了解就已足够。

碰撞现象的结果有四：1.撞击物破坏；2.被撞物破坏；3.彼此完好；4.玉石俱焚。由于文章篇幅有限，主要通过亚微观视角对第二种现象进行阐述。文中碰撞物为坚硬球体，被碰撞物分别为我们常见的岩石、玻璃、钢材、木头和混凝土，为直观展示现象，确保碰撞作用使被撞物有所损伤，但不至于完全破坏。

花岗岩

花岗岩属于准脆性材料，经受小尺寸颗粒碰撞后，碰撞面产生球状凹陷，同时可以在撞击处发现大量裂纹，但是最直接的撞击面貌似损伤不大。是这样吗？不妨放大观察一番。

花岗岩碰撞后

观察放大后的照片可以发现，撞击后虽然只出现了一个小坑，但是这个小坑内破坏形态多种多样：脆性较大的部分沿解理面开裂，韧性较大的部分被拉断和切开，塑形较大的部分产生滑移。这些损伤叠加，最终导致了碰撞面局部被剥落。 通

花岗岩撞击面—亚微观尺度

花岗岩撞击面—亚微观尺度

花岗岩撞击面—亚微观

玻璃

长期开车的朋友们或多或少都受过挡风玻璃被沙粒破坏的苦恼。通过对玻璃被撞面的描述，会让大家对这种损伤的本质有一个更加清晰的了解。

玻璃撞击面

玻璃被小颗粒撞击后，产生的破坏主要以撞击面为圆心向圆周方向扩散的环形裂纹群组成的锥形开裂组成，撞击面外部由于拉、剪作用出现剥离，除此以外在剥离区还发现了环形台阶状裂纹轨迹以及位于轨迹上的径向线状裂纹；从侧面来看，破坏面剖面类似被截取顶部的倒立圆锥，位于圆锥形的下方产生扇形状裂纹面，随着扇形裂纹的扩展，又形成了另外的辐射状裂纹群。看到这里可以发现，玻璃被小颗粒撞击后，变形特征不明显，但是在冲击作用下由于裂纹的大面积穿透会导致局部性较大程度地降低。

玻璃撞击面—亚微观尺度

玻璃撞击面—亚微观尺度

玻璃撞击面—亚微观尺度

钢材

钢材是高强高延性工程材料。被撞击后的形貌明显不同于玻璃，被撞面为典型的球形，球形内部出现明显塑性变形，由于良好的延展性，钢材的损伤部位中，可见性的脆性损伤不明显，损伤区周围衍生破坏程度也较小。简而言之，钢材被撞击后，破坏主要限于接触面，而玻璃、花岗岩这种脆性程度较高的材料，尤其是玻璃，接触面仅仅是一个方面，由此带来的大量裂纹更加致命，夹层玻璃、防弹玻璃等特种玻璃的诞生和推进，一部分原因就是要解决这个问题。

木头

木头的受撞击面破坏形貌与钢材相似，没有出现较大的损伤和剥落，碰撞面内部顺纹区域被压实，纹路走向略有偏离，临近碰撞面边缘塑性变形明显。木材的结构相对疏松，由于木纤维的延展作用，接触面没有发生断裂。

木头撞击面

木头撞击面—亚微观尺度

混凝土

混凝土是最为普遍的建筑材料，具有一定的刚度，也有一定的塑形。混凝土被小颗粒撞击后，撞击面内部出现波浪状的滑移曲面；撞击面外的裂纹穿越基体、界面甚至石子，冲击产生的能量通过石子和基材界面扩展。混凝土的这种特性同样不同于玻璃，而与钢材有一定的相似之处：混凝土承压能力强而韧性不足，钢材抗拉能力突出但抗变形能力不足，二者搭配使用取长补短，在基础建设中现阶段不可替代的作用，为我们的生活做出了很大的贡献——当然，文章举的例子并不是二者搭配使用的主要因素，更不是以偏概全的理由，只是原因之一而已。

混凝土撞击面

混凝土撞击面—亚微观尺度

混凝土撞击面—亚微观尺度

结语

文章就要告一段落了。通过对这些材料碰撞面亚微观尺度的观察，还是能够发现一些有意思的现象，也能对这些现象有一些其他角度的了解。但是，这些现象有什么意义？搞这些看着很偏门的东西又能干什么？是否是无聊至极？这个话题见仁见智：文章内罗列的一些现象，属于物理学科的一个分支——接触力学——由伟大的物理学家赫兹在研究光的干涉时首次发现。目前，接触力学的应用已经从最基本的材料硬度、弹性模量等物理参数的分析和预测，逐渐延伸到了绝大多数领域，这些领域的现象我们也耳熟能详：鸟撞玻璃、子弹侵彻、涂层表征，等等。