Давление в точке не важно

Вы упомянули, что сила укуса составляет 430 000 фунтов на квадратный дюйм. Это не сила прикуса, это давление прикуса, ощущаемое на кончике зуба. Здесь важны две вещи. Во-первых, такое давление может повредить что угодно. Во-вторых, такое давление наверняка повредит зубную эмаль раньше, чем твердую современную сталь. Таким образом, указанное вами давление нанесет больше вреда зубам тираннозавра, чем любой металлической конструкции, которую я собираюсь обсудить.

Тем не менее, тираннозавр может повредить стальную клетку из-за силы укуса. Но истинная мера силы его укуса — в единицах силы. Smithsonian Mag дает силу укуса T. Rex в 12 800 фунтов или 57 кН.

Как узнать, поврежден ли товар

Это может нанести большой ущерб. На странице 12 здесь есть список материалов и их предел текучести в МПа. Номинальное давление рассчитывается путем деления прочности на укус на поперечное сечение прокусываемого материала. Если T. Rex кусает стандартный кирпич (предел текучести 50 МПа), ширина и высота кирпича составляют 0,089 х 0,064 метра или 0,0057 м.$^2$. Разделите прочность на укус на это сечение и получите 10 МПа. Так что T. Rex, вероятно, не может раздавить кирпич.

Однако это только дробление. Есть и другие способы уничтожить кирпич. В той же таблице предел прочности кирпича на растяжение равен 7 МПа. Та же сила, приложенная при растяжении, может разорвать кирпич. T. Rex не может сделать это движение, но он может приложить к кирпичу напряжение сдвига, и, вероятно, так и будет, поскольку его зубы выровнены для сдвига; т.е. зубы не соприкасаются точка к точке. Таким образом, если T.Rex укусил кирпич, локальные напряжения между зубами создали бы мощные силы сдвига и сокрушить кирпич.

Что может пережить укус тираннозавра?

ASTM A656 — это высокопрочная низколегированная сталь, обычно используемая в качестве конструктивного элемента рам грузовых автомобилей. Он имеет предел прочности 550 МПа. Если мы хотим, чтобы укус тираннозавра достиг не более 50% предела текучести, чтобы гарантировать нашу безопасность, нам нужно поперечное сечение$\frac{57 \text{ kN}}{550 \text{ MPa}\cdot 0.5} = 0.0002 \text{ m}^2.$Получается кусок стали радиусом около 1 см; или около 11/16-дюймового стального стержня (эти вещи измеряются в дюймах в диаметре).

T. Rex не так силен по сравнению с автомобилем

Череп тираннозавра имеет длину около 1,5 метров. Предположим, что его дальность поклевки составляет 1 метр. Работа или энергия — это сила, умноженная на расстояние, поэтому укус в 57 кН на расстоянии 1 метра равен 57 кДж.

Автомобиль массой 1000 кг, движущийся со скоростью 35 км/ч, имеет скорость 15 м/с. Используя уравнение кинетической энергии, это около 113 кДж; или чуть более чем в два раза больше энергии укуса тираннозавра. Грузовик F-150 больше похож на 2200 кг; на шоссейных скоростях она составляет 30 м/с. Это работает до 1000 кДж; В 20 раз больше работы или энергии, чем T. Rex.

Таким образом, вы можете видеть, что нагрузка, с которой сталкивается автомобильный бампер в аварии, будет намного выше, чем все, что может сделать T. Rex. Если вы посмотрите на конструктивные элементы бампера вашего автомобиля, то увидите, что в нем нет твердых металлических компонентов диаметром более 2 см, кроме рамы автомобиля. Побывав в нескольких авариях, несколько столкновений автомобилей с автомобилями на низких скоростях (> 20 миль в час) на самом деле не погнут раму, по крайней мере, не сильно. Поскольку эти более медленные удары примерно равны биту тираннозавра, это проходит тест на запах как разумный.

Вывод

Стальной стержень радиусом 1 см, изготовленный из того же материала, что и рама автомобиля, должен довольно хорошо противостоять укусу тираннозавра. В целом, учитывая сравнение энергии в бите T. Rex и автомобильной аварии, материалы и конструкция бампера вашего автомобиля должны соответствовать задаче анти-T. Броня Рекса.

Анкилозавр был современником T-Rex и был бронирован, чтобы защитить себя именно от подобных вещей. Защита состояла из близко расположенных костных наростов на коже, по-видимому, соединенных с костью и мускулатурой внизу прочной соединительной тканью (поэтому атакующий динозавр не мог просто сорвать защиту). Это было дополнено тем, что оно было низко над землей и имело большую выпуклую поверхность в целом, что, вероятно, затруднило бы хороший укус для T-Tex (особенно когда цель движется и размахивает хвостовой дубиной, чтобы защитить себя).

Современная реконструкция анкилозавра.

Черепахи — еще один древний вид (фактически предшествовавший T-Rex), но они разработали похожее решение. В случае черепах сами ребра эволюционировали, чтобы слиться вместе, образуя защитный панцирь . Хотя, насколько известно, T-Rex не охотился на черепах, черепах или черепах, существовали гигантские крокодилы и другие крупные хищные динозавры и морские существа, которые охотились на черепах, поэтому развитие твердого панциря было явно выгодно предкам современных черепах. .

Пример панциря черепахи

Если бы черепахи или их родственники стали мишенью тиранозавров, то они бы быстро развили надлежащую защиту, чтобы не быть съеденными (слишком часто), такие как более крупные и плоские панцири, чтобы обеспечить меньшее сцепление при укусе, более тяжелая конструкция панциря или даже модификация. реберная кость, из которой состоят раковины, создающие своего рода каркас. Если представить, что поперечные сечения ребер эволюционируют в Т-образную форму, то бронированная верхняя часть по-прежнему обеспечивает защиту, но нижние выступающие части могут по-разному прикрепляться к мышцам и соединительной ткани, чтобы лучше распределять давление, и эти нижние части ребер ребра могут в конечном итоге эволюционировать, чтобы соответствовать друг другу, чтобы создать рисунок, подобный внутренней части сводчатого потолка, чтобы обеспечить большую механическую поддержку при нагрузках высокого давления:

Сводчатый потолок. Внутренняя структура панциря черепахи T-Rex может напоминать это

Недостатками этих защитных мер является то, что они тяжелые и негибкие. Они требуют много энергии от несущего их существа и затрудняют конкуренцию с другими существами в экосистеме, занимающими те же ниши. Некоторые существа будут большими и агрессивными (например, трицератопсы ), в то время как другие могут двигаться большими стадами для защиты и полагаться на скорость (например, гадрозавриды ). Медлительные, неуклюжие существа будут в невыгодном положении в такой среде, и действительно, судя по количеству найденных останков скелета, анкилозавр был довольно редким существом.