张信哲,【兴趣物理】那些让你脑洞大开的物理问题?,节哀

admin 2个月前 ( 04-22 04:38 ) 0条评论
摘要: 【趣味物理】那些让你脑洞大开的物理问题?...
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年少时,思想活泼,总会脑洞大开,常常问出一些不靠谱的问题,比方:

●假如失控的电梯在做自由落体运动,里边的人在电梯行将落地时跳起,电梯在人落地前落地,那么此人会受伤吗?

●为什么光能够用东西挡住,声响却不能够?

●听说孙悟空是以音速飞翔的,由于他的筋斗云便是音爆云,这是真的吗?在水中以音速运动又是怎样的状况呢?

●外星人的眼睛有没有或许接纳红外线或许紫外线?他们会不会比地球人的视界更宽广?

●一只苍蝇在轿车里飞,没有附着任何东西,它为什么会相对地上跟轿车坚持相同的速度?

●光照会对物体发作压力吗?假如会,为什么光不会砸死人?

●地球的自转速度是否在减慢?

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Q:假如失控的电梯在做自由落体运动,里边的人在电梯行将落地时跳起,电梯在人落地前落地,那么此人会受伤吗?

别笑,很多人小时分都想过用这种办法避险。答案当然是不行了。咱们详细分析一下为什么不行。星际之配种男人跳高世界纪录是2.45米,别忘了这是背越式的,运动员实践重心升高不到2米。这仍是在有助跑的状况下。美国工作篮球联赛球星克里斯韦伯(ChrisWebber)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边,所以甭说助跑了,下蹲都做不了。

现在,假定咱们什么都不管了,咱们疯了,咱们以为你骨骼清奇,原地一蹦2米高。可那又怎样?比方,电梯从10米高的当地失控,那你蹦完之后速度一easypanel抵消的效果,等于你从8米高的当地开端失控。你仍是“妥妥滴”……

现在,咱们假定你是不世出的绝顶高手,苦修40年便是为了今日,你一蹦10米高!并且电梯天花板也非常明理地先自己消失一会儿。这回你总算能活下来了吧?

很惋惜,并不能。你仍是“妥妥滴”……

要记住,天幕红尘改编的电视剧真实杀死你的不是速度张信哲,【爱好物理】那些让你脑洞大开的物理问题?,节哀,而是加速度。

Q:为什么光能够用东西挡住,声响却不能够?

其实声响也是可张信哲,【爱好物理】那些让你脑洞大开的物理问题?,节哀以用东西挡住的,光也能够不被东西挡住。你问题中的光指的是咱们能够看见的可见光,你问题中的声响也仅仅能够听到的声响。

在物理上,光和声响都是一种动摇现象。只不过一个叫电磁波,一个叫机械波罢了。而决议一个波会不会被一个东西挡住的要素很简单:波长的标准与物体的标准。假如波久远小于物体的标准,那么这样的波就会被物体挡住。反空高风歌之则不会。

人能够听到的声响的波长在17毫米到17米这样一个标准范围内。日常日子中的绝大多数东西也刚好都在这个标准范围内。成果便是声波很简单绕过这些物体被咱们听到。这种现象就叫衍射。

另一方面,可见光波长的数量级王书雅懒人收拾房间的诀窍只需几百个纳米,这个标准远远小于日常日子中物体的标准。所以光看上去几乎便是直线传达的。

问题的要害不是光或许声响,而是波长。声波波长很短时就不能绕开物体了,超声波便是准直线传达的声波。相同,波长长的光波/电磁波也能够绕开物体。这便是你在家处处都能收到Wi-Fi信号的原因。(Wi-Fi信号是电磁波,2.4GHz协议,它的波长差不多就跟你的脸相同宽。)

Q:听说孙悟空是张信哲,【爱好物理】那些让你脑洞大开的物理问题?,节哀以音速飞翔的,由于他的筋斗云便是音爆云,这是真的吗?在水中以音速运动又是怎样的状况呢?

声响的本质便是介质振荡的疏密波(纵波)。一架飞机飞翔的进程中磕碰空气发作振荡,这种振荡就以声波的方式向外分散。

当到达音速的时分,飞机在磕碰自己跟前的空气,而空气家里有个王小洛却来不及将这种揉捏分散出去,因而被严密地压在一起,对飞机发作剧烈的阻力和扰动,这一现象叫音障。

在这一进程中,被揉捏的空气有很大的张信哲,【爱好物理】那些让你脑洞大开的物理问题?,节哀压强,高压下空气中的水蒸气被液化成小水滴,构成一片白色的“云”。这张信哲,【爱好物理】那些让你脑洞大开的物理问题?,节哀一现象就叫音爆云。

音爆云和音爆都只在飞机打破音速的那一刻发作,一般来说继续几秒钟—没有飞时机一向卡着音速飞翔。速度彻底逾越音速今后,飞机本身反倒安静了许多。飞机仍在磕碰空气,但它将自己宣布的声响甩在了死后,原本应该以球面波方式传达出去的声波波前此刻构成了一个锥形面—飞机在锥尖的方位。

飞机外面的你在“声锥”之外什么都听不到。当声锥界面经过你的方位时,空气压强的骤变会使你听到如爆破一般“砰”的一声,这便是音爆现象。之后你在声锥之内了,听到的便是正常的飞机飞翔声。

上面描绘的“声锥”有个学名叫激波。在任何介质中,点波源的速度逾越介质中的波速,都会发作激波现象。水中声速为1500米/秒左右,假如一个物体能在水中逾越这个速度,想必会发作比空气中愈加剧烈的激波现象,只不过这样的现象很少被观察到。

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尽管水中声速很快,但水面波(便是一枚石子投入水中发作的涟漪)往往波速很慢——一般每秒只需几米。跑得快的船在水面能够发作艏波,这也是一种激波现象。

事实上,这一现象乃至对光也建立。真空光速是不行逾越的,但介质中的光速却能够。一些高能粒子能够具有比介质中光速更高的速度,这也会发作相似的激波现象,学名叫切连科夫辐射。这一现象在高能粒子的勘探中有重要使用。

Q:外星人的眼睛有没有或许接纳红外线或许紫外线?他们会不会比地球人的视界更田鲜蔬菜宽广?

或许啊,适当或许!其实咱们不需求提外星人—莫非题主忘了江湖上名震全国、红极一时的皮皮虾?咱们要说的不是吃货嘴里那种土里土气的皮皮虾,而是它的亲属,色彩艳丽的齿虾蛄科孔雀螳螂虾。这家伙至少有16种视觉感受器,其间6种可分辩一般色彩,6种可分辩紫外线,还有4种能够分辩圆偏振光!是不是很逆天?

其实,视觉方面的才干与生物具有的视觉感受器品种直接相关,且往往与其日子环境及生计需求密切相关。人类具有担任感应光强的视杆细胞和担任捕捉色彩的三种视锥细胞;汪星人和喵星人更关怀黑夜里捕捉猎物的才干而对色彩需求不大,故视杆细胞更兴旺而视锥细胞品种比人少;蜜蜂和蝴蝶天天在太阳下面拈花惹草,能够在紫外线图景下分辩各种花瓣;响尾蛇需求准确感应温度改动买鸭捉兔、判别猎物方位,红外视觉对其非常重要。

至于皮皮虾嘛,这么逆天的才干竟然用来谈恋爱!色彩艳丽的外壳只需它能赏识,圆偏振光的沟通暗号也只需它能看懂……同在徐腾清华一个地球,姑且如此不同、各怀绝技,那远在世界深处的外星人,你猜会怎样呢?

Q:迷镇凶案一只苍蝇在轿车里飞,没有附着任何东西,它为什么会相对地上跟轿车坚持相同的速度?

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比利的早年生计能够用上面这句话答复。比方:为什么飘在空中的热气球仍是会跟着地球自转?由于空气跟着地球自转。空气之所以跟着地球自转,是由于张信哲,【爱好物理】那些让你脑洞大开的物理问题?,节哀假如不这样,地表就会不停地冲突空气,使它慢dizzydills慢转起来,直到到达稳态。

Q:光照会对物体发作压力吗?假如会,为什么光不会砸死人?

从现代物理的视点来看,力并不是一个非常本质的概念,力的本质是动量在单位时刻内的改动量,或许说是一种有动量搬运的彼此效果的表现方式。这一点在经典力学中就有必定的表现:力F=dP/dt。因错爱邪魅总裁此要判别一个进程是否有力的“存在”,要害是要看这个进程是否存在动量的搬运,或许说参加彼此效果的两头是否有动量的改动。说了这么大一堆,现在回到光照是否会对物体发作压力这个问题上来。从量子力学的视点来看,光实践上是电磁彼此效果的传达者,名曰光子,带着必定的动量和能量。其(真空中)动量的巨细正比于其能量,份额系数c为真空中光速。当光照耀到物体上时,光会被吸收或许被反射,这两个进程都会使光子动量改动,因而被光照耀的物体会遭到力的效果。有人或许会问,我天天晒太阳,为什么没有感觉到光的压力?这是由于日常日子中的光发作的压力实在是太小了,在能把你热成狗的烈日下,你遭到的光压强也仅仅是大气压强的千亿分之几(整个地球遭到的太阳光光压大约有几万吨)。

日常日子中的光压小首要是由于光功率密度太小了。这儿再举个大光压的比方:在人工光源中恐怕只需大功率激光能够发作较大的光压,不要说人,大功率激光能够在一会儿让钢铁提高。可是这与恒星内部的光压比较几乎不值一,比方太阳中心邻近的光压大约是一亿亿倍大气压。

Q:地球的自转速度是否在减慢?

嗯,是在减慢。日子总算能够过得慢一些了—物理君瞎说的。地球的自转周期,也便是一天的长度,每隔十万年添加1.6秒。而地球自转速度变缓的原因可归为外界要素和内部要素两类,靳萧然其间外界要素起首要效果。外界要素首要来自长时刻的潮汐冲突效应,内部要素首要来自无规的地核运动和季节性的大气运动。

所谓“潮汐冲突”,简单说便是,月球和太阳经过占有地球表面71%的海洋引发潮汐,把地球拖慢了。地球表面的潮汐构成两头较鼓的椭球,其旋转的速度要慢于地壳的旋转速度,因而地壳与海洋之间的剧烈冲突导致地球自转速度变慢。别的,潮汐的旋转角速度快于月球的绕转角速度,因而海洋的部分角动量又经过潮汐力发作的力矩传递给了月球。

当然,提到地球上不规则散布的物质,由于地球自转角速度相对更大,它们都会经过月球潮汐力发作的均匀力矩传递角动量给月球。即便地球是个完美的球体,也会由于引力的效果发作变形,然后发作力矩,这便是所谓的“张信哲,【爱好物理】那些让你脑洞大开的物理问题?,节哀潮汐确定”。

并且,由于能量守恒,在地球自转速度减慢的一起,月球公转周期会变长,并渐渐远离地球。终究,这个潮汐冲突和力矩的效果使得效果两头趋于彼此确定,即月球公转周期与地球自转周期相同,这也意味着一天与一个月的时刻相同。咱们常见的月球实践上一向以来都是以同一个面朝向咱们的。这是由于月球的质量要比地球质量小得多,月球的潮汐确定现已前完结。

相同的进程也发作在太阳和地球之间。现在,地球上一年的时刻远大于一天的时刻,当有一天地球相对于太阳的潮汐确定完结,那将呈现一天与一年的时刻持平的景象。那就真的是“岁月难熬”了。当然,有满足长的演化时刻,地球和月球、太阳和地球才干别离到达潮汐确定。这也从旁边面反映了咱们的地球作为太阳的行星,依然处于适当年青的阶段。

地球自转变慢的两个内部神雕后传幻淫记原因—无规的地核运动和季节性的大气运动—能够这样了解:(1)角动量不变时角速度巨细能够改动;(2)角速度的方向与角动量的方向能够是不相同的。

比方,花样滑冰运动员在做原地旋转动作时,其手臂向内收的一起,他自转的速度将会变快。只需角速度的方向不平行于旋转物体的主轴,角速度方向就会一向改动。考虑一个极点景象:你向上抛一根长细棒,让细棒沿着长轴方向高速旋转(细棒满足细的景象下,其奉献的角动量可忽略不计),然后再使细棒沿着笔直长轴的方向旋转上抛,此刻角速度在空中必定是会发作改动的,而角动量是不变的。了解了这些,你天然能了解地球内部运动导致的自转速度改动。

最终,物理君还能够(滑稽地)出一个能形成地球自转速度变慢的内部要素,这也是咱们地球人都能参加的活动,那便是把靠左行进的轿车悉数改为靠右行进,这样一来,一天的时刻就添加了。当然,这个所谓的一天时刻变长是相对于轿车都停在原地不动的景象而言的,其改动也非常弱小。

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