万书网 > 文学作品 > 1分钟物理 > 第10页

第10页



所以,核弹对台风是完全没有办法的。这是螳臂当车呀!砸颗小行星说不定有用。

◆◆◆





05.水热是因为水分子剧烈运动,但是为什么不管如何搅拌水,水都不变热呢?

水的比热容是4.2×10³焦耳/(千克·摄氏度),假设一杯水有200毫升,把它从20摄氏度加热到100摄氏度需要多少能量呢?答案是67200焦耳,这个能量足够把一个正常的成年人竖直往上托举100米。

虽然搅拌的时候能量的确全部变成了水的热量,但很可惜,那个量实在是太小了。

◆◆◆





06.如果失控的电梯在做自由落体运动,里面的人在电梯即将落地时跳起,电梯在人落地前落地,那么此人会受伤吗?

别笑,很多人小时候都想过用这种方法避险。答案当然是不行了。我们详细分析一下为什么不行。男子跳高世界纪录是2.45米,别忘了这是背越式的,运动员实际重心升高不到2米。这还是在有助跑的情况下。美国职业篮球联赛球星克里斯·韦伯(Chris  Webber)原地起跳纪录是1.33米,别忘了人家跳之前会下蹲蓄力加抬腿。

很不幸,你在自由落体的电梯里面,所以别说助跑了,下蹲都做不了。

现在,假设我们什么都不管了,我们疯了,我们认为你骨骼清奇,原地一蹦2米高。可那又怎样?比如,电梯从10米高的地方失控,那你蹦完之后速度一抵消的效果,等于你从8米高的地方开始失控。你还是“妥妥滴”……



现在,我们假设你是不世出的绝顶高手,苦修40年就是为了今天,你一蹦10米高!而且电梯天花板也非常懂事地先自己消失一会儿。这回你终于能活下来了吧?

很遗憾,并不能。你还是“妥妥滴”……

要记住,真正杀死你的不是速度,而是加速度。

◆◆◆





07.太阳温度那么高为什么没蒸发?

第一,太阳表面已经是气态和等离子态了;第二,太阳表面引力很大,是地球的28倍,气体无法逃逸到太空中去。(耀斑和日珥是例外。)

◆◆◆





08.人、老虎之类个子大的生物从高处掉落会摔死,而蚂蚁、蟑螂之类的小动物似乎从多高处掉下来都不会摔死,请问这是为什么?

这个问题很好,我们分两部分解释。

第一部分关乎空气阻力和终止速度。在空气中,自由下落的物体的速度并不会一直增加,当空气阻力等于重力时,物体就匀速下落了。这时候的速度叫作终止速度。一个物体受到的重力大小跟它的体积,也就是线度的立方,成正比,一个物体的空气阻力大致与速度跟截面积(线度的平方)的乘积成正比。如果空气阻力等于重力,我们立即就得到一个结论,终止速度与线度成正比。也就是说,越大的物体终止速度越大。

第二部分关乎标度变换与强度的关系。我们在很多地方都看到过这样的描述:蚂蚁能举起相当于自身体重几十倍的重物,如果蚂蚁像人那么大的话,它就能举起卡车。这个说法其实是不对的,这里错在把标度不变性套用在了不具有这种性质的对象上。如果蚂蚁真的像人那么大,它唯一的命运就是几根纤细的腿被自身体重压得站都站不起来。

这里的原因和上面提到的原理相似。因为重力与线度的立方成正比,而支撑你身体的骨骼的强度只正比于骨骼的截面积,也就是线度的平方;你的运动能力只正比于肌肉的横截面积,也是线度的平方。这导致的后果就是:结构相同的情况下,动物越大越脆弱,越容易受伤。

(蓝鲸离开水面很快就会死亡,但死因并不是窒息,它是用肺呼吸的!关键在于,蓝鲸体重太大,离开水后血压激增,导致心力衰竭。也就是说,它们会自己把自己压死。)

◆◆◆





09.我们穿越回古代(比如秦朝)能发电吗?

为了这个问题,物理君专门跑去翻了《史记》,这真是太为难理科生了。(不过术业有专攻,我尽力而为,如依然有史实错误,望勘正。)

首先,秦朝的青铜冶炼技术已经非常成熟。而生铁冶炼技术始于春秋后期,西汉开始大范围应用,秦朝的冶铁技术就算没有成熟也不会差到哪里去。这样我们就有了两种电化学活性不同的金属,青铜和铁,理论上就有了制造原电池的可能性。不过,由于铁和铜的电化学活性差得不是特别多,再加上铁中杂质多,青铜中又掺有少量锡。因此,这个原电池的效率必定是极差的。

当然,光有金属电极还不行,还要有酸和盐组成的电解液。这在秦朝还真不一定有。因为常见的酸性植物,番茄啊,柠檬啊,那时都还没引进。唯一本地产的柑橘又在南方,而中国的南方大开发还要等到三国和南北朝时期。好在我查了一下,发现“橘生淮南则为橘,生于淮北则为枳”这句话原来出自《晏子春秋·内篇杂下》。我顺手还发现原来春秋时期我们就已经有醋了!所以酸液也有了!因此,在秦朝,虽然电灯泡是完全没有机会造出来的,不过电池可能真的能造出来哦!

这还没完,秦朝有没有磁铁这个事情似乎还没有定论,但磁铁是可以造的。将铁粉部分氧化成四氧化三铁,然后烧结成块材,再让它缓慢降温到居里点以下,这样它就可以在地磁场的诱导下成为一个比较弱的磁铁(这是富兰克林说的)。这样,有了磁铁,有了铁铜做的导线(当然,那时的铁铜有可能延展性差,不足以制成线,不过无妨,不行我们就用金嘛),彼时蜀郡郡守李冰正在兴修都江堰,当时的人有一定的水利工程能力,那么……你懂的。

◆◆◆





10.数学为什么一定要以十进制为主?为什么没有人从不同进制研究素数在数轴上的分布规律?

因为数学家清楚,素数的分布和进制是没有关系的。5在十进制中是素数,在二进制中也是素数,只不过把名字换成了101罢了。

所谓二进制、十进制,实际上只是数的不同表示,就像物理中不同的单位制一样。一个物体有多重就有多重,并不会因为单位从千克变为盎司就有所改变。

◆◆◆





11.一只苍蝇在汽车里飞,没有附着任何东西,它为什么会相对地面跟汽车保持一样的速度?

它并不是没有附着任何东西。它附着空气。空气附着车。

其实常见的一类问题个个都可以用上面这句话回答。比如:为什么飘在空中的热气球还是会跟着地球自转?因为空气跟着地球自转。空气之所以跟着地球自转,是因为如果不这样,地表就会不停地摩擦空气,使它慢慢转起来,直到达到稳态。

◆◆◆





12.人的正常体温通常是37摄氏度左右,可为什么环境温度还没到30摄氏度人就开始感觉热,37摄氏度的时候就会热到变形?

37摄氏度真的会让人热到变形哦。

人体会发热,静息情况下(不走不跑不跳不表白不被表白),一个成年人的发热功率大概相当于一只100瓦的电灯泡。在不发生别的变化时,热量只会自发地从高温流向低温,且温差越大流得越快。如果环境温度跟体温一样都是37摄氏度,那这些自身产热就很难流出体外。人体又是一个特别精细的系统,多一两摄氏度都是要命的。但如果没有散热,一个50千克的成年人的自身产热只需不到一个小时就可以将体温上升一两摄氏度。所以室温37摄氏度的时候,人体一定会大量排汗,通过蒸发吸热来带走体内热量。换句话说,热力学告诉我,环境温度37摄氏度一定会让你出汗,你不出汗就中暑了,快往医院抬。

另一方面,太冷也不行,太冷就要身体额外消耗能量来保暖了(比如抖)。综上,20摄氏度就是一个可以愉快散热又可以不用保暖的刚刚好的温度啦。



◆◆◆





13.如果一个立方厘米的空间里面填满质子,它的质量会是多少?换成电子呢?

一个立方米的空间塞满质子,那密度就和中子星的密度差不多了,也就是每立方厘米(一个骰子)几亿吨。换成电子的话,密度大概是这个的两千分之一。顺便说一句,如果把地球上的物质都按这种办法紧密地安排上,那地球就成了一个直径大概22千米的球,投影面积比北京二环大一点点。