An welcher Art Papier schneidet man sich im Leben am ehesten die Hände? Das Ergebnis ist unerwartet

Beim Durchblättern eines Buches oder beim Ordnen von Dokumenten kann es sein, dass Sie plötzlich einen stechenden Schmerz in Ihrem Finger verspüren – ein kleiner Schnitt, der von einem scheinbar harmlosen Stück Papier verursacht wurde. Hinter dieser scheinbar alltäglichen Episode verbirgt sich in Wirklichkeit eine wissenschaftliche Frage: Warum kann dünnes Papier unsere Haut oft unbeabsichtigt schneiden, doch manchmal ist es, wenn man es absichtlich tut, schwierig, überhaupt eine Spur zu hinterlassen?

Mehrere Physiker der Technischen Universität Dänemark stellten überrascht fest, dass es zu diesem scheinbar gewöhnlichen Phänomen in der wissenschaftlichen Gemeinschaft tatsächlich eine Forschungslücke gibt! Sie beschlossen, der Frage nachzugehen, welche Art von Papier auf welche Weise zum unsichtbaren Mörder unserer Finger werden kann. Und die Antwort könnte Sie überraschen.

Welche Art von Papier kann zu einem unsichtbaren Fingerkiller werden?

„Das schärfste Messer“

Die Wissenschaftler suchten nach Papierprodukten aus unterschiedlichen Materialien und Stärken, darunter Taschentücher, Zeitschriften, Buchseiten, Druckerpapier, Fotos und Visitenkarten (ihre Stärke variierte zwischen 30 und 220 Mikrometern) und führten damit eine Reihe von Schneidetests durch. Da keiner von ihnen bereit war, seine eigenen Finger zu spenden, wurden bei den im Experiment verwendeten „Fingern“ tatsächlich Modelle aus ballistischer Gelatine verwendet. Dies ist ein Material, das speziell zur Simulation von menschlichem und tierischem Muskelgewebe entwickelt wurde.

Die Forscher spannten in Streifen geschnittene Papierstreifen in eine spezielle Versuchsvorrichtung ein, ließen diese durch die Oberfläche eines „simulierten Fingers“ schneiden und zeichneten den gesamten Vorgang anschließend mit einer Kamera auf. Zusätzlich zu den Experimenten nutzten sie auch mathematische Modelle, um Berechnungen und Überprüfungen durchzuführen.

Durch Experimente fanden sie heraus, dass: bei gleichem Schnittwinkel, wenn das Papier sehr dick ist, die Gelatine beim Schneiden nur einsinken kann, die Gelatine jedoch nicht erfolgreich geschnitten werden kann; Bei sonst unveränderten Bedingungen und Verwendung dünneren Papiers lässt sich die Gelatine schneiden - hier zeigt sich, dass die Schärfe umso größer ist, je dünner das Papier ist, aber nicht unbedingt besser. Denn als sie auf dünneres Papier umgestiegen sind, konnte das Papier die Gelatine nicht nur nicht schneiden, sondern es hat sich auch noch verbogen. Darüber hinaus testeten sie, wie leicht sich Papier bei unterschiedlichen Schnittwinkeln durch die Gelatinefinger schneiden ließ. Die Ergebnisse zeigten, dass es umso einfacher war, ein Loch zu schneiden, je kleiner der Winkel zwischen dem Papier und der Gelatineoberfläche beim Schneiden war.

Mit anderen Worten: Ob Papier die Haut durchschneiden kann, hängt tatsächlich davon ab, welcher Teil des Papiers oder der Haut während des Spannungserhöhungsprozesses zuerst seine Tragfähigkeitsgrenze erreicht. Wenn zuerst die Grenze der Haut erreicht wird, kann die Haut erfolgreich geschnitten werden. Wenn die Tragfähigkeitsgrenze des Papiers zuerst erreicht wird, verzieht sich das Papier. Dünneres Papier ist schärfer, neigt aber auch eher dazu, sich zu verziehen. Wenn ein Stück Papier die maximale Belastung auf die Haut ausüben kann, gerade genug, um die Haut zu schneiden, aber nicht genug, um sie zu verbiegen, besteht bei dieser Papierdicke die größte Gefahr, dass Sie Ihre Finger zerkratzen.

Welche Papierstärke ist also am schärfsten?

Die Ergebnisse zahlreicher Experimente zeigen, dass Papier mit einer Dicke von 65 Mikrometern am ehesten Schnitte verursacht. Bei zu dünnem oder zu dickem Papier ist die Gefahr, sich in die Finger zu schneiden, relativ gering, da ersteres seine Form bei Krafteinwirkung nur schwer behält, während letzteres eine ausreichend große Kontaktfläche mit dem Finger hat, sodass es die Haut des Fingers nur nach unten drückt und verformt, aber nicht schneidet. Mehrere Forscher haben außerdem berechnet, dass im wirklichen Leben die Wahrscheinlichkeit, dass man sich mit 65 Mikrometer dickem Papier erfolgreich in den Finger schneiden kann, bei 21 % liegt. Mit anderen Worten: Wenn die Dicke des Papiers, das Sie durchblättern, genau 65 Mikrometer beträgt, schneidet Ihnen diese Art von Papier im Durchschnitt bei jedem fünften Mal, wenn es über Ihren Finger gleitet, erfolgreich in den Finger. Wie gefährlich!

Die Schärfe des Papiers hängt nicht nur eng mit seiner „Form“ – also der Dicke – zusammen, sondern hat auch viel mit seiner „Tanzhaltung“ – dem Winkel der ausgeübten Kraft – zu tun. Wenn Sie die Kante des Papiers einfach senkrecht nach unten drücken, verhält es sich wie ein wohlerzogenes Haustier und fügt Ihnen keinen Schaden zu. Aber wenn Sie das Papier erst einmal in einem nahezu horizontalen Winkel tanzen lassen, kann es ein Steak genauso leicht durchschneiden wie ein scharfes Tafelmesser – oder Ihren Finger. Wissenschaftler haben durch Experimente herausgefunden, dass der simulierte Finger nicht geschnitten wird, wenn der Winkel zwischen der Schnittrichtung des Papiers und der horizontalen Ebene größer als 25° ist, unabhängig von der Dicke des Papiers. Denken Sie also das nächste Mal, wenn Sie ein Stück Papier in die Hand nehmen, daran, die Richtung zu kontrollieren und unnötige „Schwertkämpfe“ zu vermeiden.

„Das gefährlichste Papier“

Logischerweise reichen diese Informationen aus, um den Menschen dabei zu helfen, den durch Papier verursachten Schaden zu verringern. Doch die Fantasie der Wissenschaftler ist hier noch nicht zu Ende: Was ist also das „gefährlichste Papier“ in unserem Leben?

Tatsächlich beträgt die Papierdicke vieler Nadeldrucker in der Praxis genau 65 Mikrometer. Darüber hinaus ist die Dicke vieler Zeitungen ähnlich. Allerdings beträgt die Dicke von herkömmlichem A4-Druckerpapier etwa 100 Mikrometer, sodass die Gefahr, Finger zu zerkratzen, etwas geringer ist.

Als wissenschaftliche Forscher wiesen diese Forscher auch ausdrücklich darauf hin, dass die Dicke der beiden großen akademischen Zeitschriften Science (55 Mikrometer) und Nature (49 Mikrometer) beide nahe bei 65 Mikrometern liegt, was sehr gefährlich ist! Aus diesem Grund möchten wir die große Zahl wissenschaftlicher Forscher daran erinnern, dass sie zwar an der Spitze der Wissenschaft stehen, aber auch auf ihre Finger achten und das Wissen „sanft durch ihre Fingerspitzen fließen“ lassen sollten.

Drei Ergebnisse des Papierruderns (Bildquelle: Originalpapier)

Da man sich an Papier die Finger schneiden kann, warum versuchen Sie nicht, es für einen guten Zweck zu verwenden? Kann ich damit Dinge schneiden? Vor diesem Hintergrund verwendeten die Forscher einen 3D-Drucker, um einen Messerhalter und ein „Briefpapiermesser“ herzustellen. Auch die Klinge dieses „Brieföffners“ ist im 3D-Druckverfahren hergestellt und besteht aus schärfstem, 65 Mikrometer starkem Druckpapier. Den Forschern zufolge lassen sich mit dem Gerät bei guter Beherrschung der Schneidetechnik problemlos zahlreiche Gemüsesorten wie Äpfel, Gurken, Paprika und sogar Hühnchen schneiden.

Aktuell wurden die entsprechenden Ergebnisse in einem Paper zusammengefasst und in der Fachzeitschrift Physical Review E veröffentlicht. Interessierte können es dort nachlesen. Auch die 3D-Druckdaten wurden bereits hochgeladen und können selbst heruntergeladen werden. Jeder kann die von den Forschern freigegebenen Druckdateien verwenden, um dieses „seltsame Messer“ herzustellen und seine Kraft selbst zu testen. Natürlich handelt es sich hierbei definitiv nicht um ein langlebiges Messer: Ist die Papierklinge einmal durchnässt, ist sie komplett verschlissen und muss ersetzt werden. Verlieren Sie dennoch nicht die Geduld bei der Durchführung kleiner wissenschaftlicher Experimente, denn diese können Ihnen neue Horizonte eröffnen.