第四輯 物理(1)
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為什麼安全帽要做成半球形
建築工地或是礦山裡的工人們都要戴安全帽,而安全帽都是做成半球形的;在公路上飛馳的摩托車的騎手們戴的安全頭盔也是半球形的。為什麼安全帽總是做成半球形的?
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答案是半球形的安全帽最牢固。一個物體的牢固程度,除了與本身的材料強度有關之外,更重要的在於它的外形,據測定,能經受外來衝力的最好形狀是球形等凸曲面,這是因為,凸曲面能把受到的外加壓力沿凸曲面分散開來,而且各處的受力比較均勻,這就使半球形殼體具有較大的剛度。
以建築工人所用的安全帽為例,假設有一塊磚頭從高處落下,正好擊中安全帽,由於重力加速度的作用,對安全帽的衝力極大並具有很大的破壞力,但光滑的半球形薄殼卻能把集中衝擊力沿球面均勻地分散開來,同時,帽內壁的彈性襯墊物又能繼續使力得到緩衝,從而使頭部因撞擊而承受的壓強大大減小。據科學測定,安全帽的分散和緩衝作用能使衝擊力減少5/6左右,足以使頭部得到較好的保護。因而,建築工地和礦山都嚴格要求進入施工現場的人戴上安全帽。
同樣道理,摩托車手的安全帽也可以使在發生交通事故時地面對車手頭部的撞擊力大大減少,從而減少傷亡。
知識點:牢固、材料、外形、剛度
為什麼有時先看到閃電然後才能聽到雷聲
通常情況,雷雨天氣里,閃電總是伴隨著雷聲,但有時候人們只看到閃電卻聽不到雷聲。這種現象是怎樣造成的呢?
空氣中的聲速隨氣溫的升高而增加,聲音在較暖和的空氣中的傳播速度比在較寒冷的空氣中快。如果氣溫是向上遞減的,那麼,沿水平方向傳播的聲波,其上面部分就比下面部分傳播得慢,因而聲波的路徑便向上彎曲。由於氣溫在靠近地面較溫暖而越向上越冷,聲音的折射就使聲音拐彎向上,因而不能沿地面傳播得很遠,相反,雷聲的聲波被地面附近較暖和的空氣向上折射。超過25千米的範圍,由於聲音的折射非常厲害,從而向上傳播,這樣,地面上的人就只能看到閃電而聽不到雷聲了。
下雷陣雨時,我們會發現,總是先看到閃電,然後才聽到隆隆的雷聲。特別是當閃電離觀察者距離很遠時,會在閃電閃過一段時間之後,才聽到從遠處滾滾而來的隱隱的雷聲。這是為什麼呢?
原來,這是由於聲音速度遠遠小於光速的緣故。聲音在空氣中傳播速度為300米/秒,而光速可達到30萬千米/秒。這就像是緩慢的烏龜和敏捷的兔子賽跑,當兔子早已跑到終點許久了,烏龜才蹣(pán)跚(shān)爬到。所以,在雷聲與閃電的賽跑中,雷聲總是要輸給閃電。但如果閃電就發生在你身邊的話,你可能會在耀眼的閃電使你目眩(xuàn)神迷的瞬間,聽到震耳欲聾的霹(pī)靂(lì)聲。
知識點:聲速、折射、光速
為什麼下雪後環境顯得特別寂靜
下雪後,人們會發現雪不僅使大地顯得異常潔淨,而且雪後環境顯得特別寂靜,儘管車輛行人並未比平常減少許多。這是為什麼呢?
雪剛下時,地面上鬆軟的積雪中有許多小空隙,雪中的小空隙吸收了周圍環境中的聲音,所以下雪後環境顯得特別寂靜。這同纖維材料和多孔材料能吸音的原理相同,通過小空隙的聲振動不能恢復原狀,因而不能正常反射,它的大部分聲能轉化為熱能,當然,這種熱能是極小的。
當雪被壓得比較堅實的時候,這種吸音能力就減弱了。
知識點:空隙、聲音、吸收、聲振動
為什麼下雪後人們要在雪上灑鹽
在冬天的北方,每當下了雪,清潔工人會用灑水車向雪面上灑上鹽水,目的是使雪融化得快一些。這裡面有什麼樣的科學道理呢?
我們知道,在一般情況下,水在0℃時就會結冰,但如果在水裡溶解某種物質的話,比如糖或者食鹽,水的冰點就會降低,也就是說,加入了這些物質的水在0℃以下還不會結冰。食鹽是一種很容易溶解於水的物質,當水變成食鹽溶液時,它的冰點就會降到-21.2℃。所以,在雪面上灑上鹽水後,當溫度在零下十幾度時,雪仍會融化。
知識點:結冰、冰點、降低、溶水
為什麼倒啤酒時在杯中會產生大量氣泡
把啤酒倒進酒杯時,會看到有許多氣泡從杯底上升。人們普遍認為,這些氣泡原本就存在於啤酒之中。但事實上,二氧化碳是溶解在啤酒里的,並不是以氣泡形式存在的。這些二氧化碳是怎樣變成氣泡的?
原來,氣泡是在杯底、杯壁產生的。在杯底杯壁表面有缺陷或者有塵埃的地方存在氣穴。這些容納有空氣的氣穴,為二氧化碳從啤酒溶液中析出提供了一個液面,由於二氧化碳的進入而形成氣泡。
在氣泡上作用著浮力和表面張力。由於二氧化碳比啤酒輕些,浮力拉曳(yè)氣泡離開杯壁。但是,啤酒與氣體之間的界面處的表面張力,使液面處於緊張狀態。由於二氧化碳不斷進入氣泡,氣泡漸漸變大,浮力也隨之變大,且最終克服表面張力而使氣泡離開杯壁、杯底。氣泡漂浮到液面,然後在液面破裂。破裂的原因是:氣泡殼層之間的液體在重力作用和殼層內部表面張力相互作用下不斷流失,氣泡泡壁漸漸變薄,直至從周圍的泡沫傳來一個偶然的震動,使氣泡殼層變薄,直至破裂。
知識點:二氧化碳、氣泡、浮力、表面張力
為什麼汽車的後視鏡是凸面鏡
平時你注意到沒有,我們坐的汽車,不論是公共汽車還是小汽車,它們的後視鏡都是凸(tū)面鏡。你知道這是為什麼嗎?
我們知道,平面鏡里的虛像和原物大小一樣,而凸面鏡的成像是正立、縮小的虛像。從凸面鏡里能夠看到的外界範圍要比同樣大小的平面鏡大,所以汽車駕駛室外側豎的都是凸面鏡,這樣司機在倒車時看到的後面的範圍會大一些,就會安全一些,不容易碰到人或物體。
我們還會看到,在馬路拐彎的地方,尤其是拐彎又有障礙物之處,一般都安有一面大的凸面鏡,也是同樣道理,是為司機提供大的視角範圍,以免出交通事故。
知識點:平面鏡、凸面鏡、可視範圍
為什麼拖拉機的前輪小、後輪大
常見的拖拉機有履帶式和輪式兩類,其中要數輪式拖拉機的模樣特別怪:它後面的一對輪子要比前輪大,顯得很不相稱。
輪式拖拉機大多在坑坑窪窪、軟硬不一的田野里,拖拉各種各樣笨重的農業機械。在這種不同於一般的工作環境中,前後輪承擔的任務不同,它們的「個子」正是為了適應彼此不一樣的特定要求而設計的。前輪在拖拉機手轉動方向盤的控制下,隨時調整方向,引導拖拉機前進。前輪做得小一些、窄一些,轉動時,地面對它的阻力就小,這樣不僅操縱靈便,而且節省發動機的動力。後輪做得既寬又大,是因為拖拉機在田地里操作時,必須在後面拖拉著播種機、插秧機、圓盤犁等農業機械。這些機器都是用金屬製造的,很重,與拖拉機掛在一起,它們的重量和拖拉機自身的重量合成的重心就落在後輪上。後輪承擔的重量比前輪大得多,只有把輪子做得又寬又大,使它與地面的接觸面大一些,才能把多承擔的重量分散到地面上去,這樣,前後輪負擔的重量不至於相差得太多,拖拉機在操作時,後輪才不會陷在鬆軟的田地里。
知識點:任務、重心、重量
為什麼火車在鋼軌上行駛
汽車、無軌電車、自行車等車輛都可以在普通道路上行駛,但是火車卻不能,為什麼?
原來火車在鋼軌上行駛是因為以下原因。首先是堅韌的鋼軌經受得起火車車身的重壓,不會碎裂陷,始終保持光溜平整。其次,火車輪子在鋼軌上滾過時,阻力很小,一節滿載貨物和乘客的車廂,停在鋼軌上,只要2個人就能推著它前進。火車行駛時克服的阻力小了,就節省了發動機產生動力的燃料,提高鐵路運輸的運行效率。再有,列車巨大的重量可以通過鋼軌傳遞給枕木、道砟,再分散到路基上,保護了鐵道路基不會坍陷下沉。另外,萬里鐵道線不論延伸多遠,左右兩根鋼軌之間的軌距都一樣。這個軌距也就是火車左右兩側輪子這間的輪距,輪子的輪緣剛好緊緊壓住工字型鋼軌的頂面和內側。火車開動後,機車拖著後面的車廂,順著兩條鋼軌的方向前進,不會出軌翻車。
知識點:重壓、阻力、路基、軌距
為什麼鐵軌不直接鋪設在地面上
鐵路的兩根鋼軌並不是直接鋪設在地面上的,而是先把鋼軌用道釘釘在枕木上,再把釘上鋼軌的枕木架設在覆蓋有無數小碎石和礦渣的路基上面。這樣的鋪設有個很大的優點,就是列車巨大的重量不會通過輪子集中落在輪子與路基接觸的極小面積上,而是從輪子傳到鋼軌,再通過枕木、道砟傳到路基上。由於承受重量的接觸面一次比一次擴大,便把全部重量分散傳播到了整個路基面上,路基受到的平均重量小了,就不會產生高低不平的沉陷。鋼軌鋪設在穩定平坦的路基上,保證了列車能平穩、高速地行駛。
將鋼軌和枕木鋪設在道砟上還有很多優點:枕木周圍填塞了道砟,能防止枕木在列車通過時產生的劇烈震動而前後左右移位;其次,由於道砟並不限制它上面的枕木鋼軌上下起伏,便使軌道有了一定程度的彈性,可以減輕列車行駛時的顛簸。另外,因外道砟墊高了軌道,顆粒狀的道砟相互間的空隙很多,軌道的通風排水容易,不會積水,軌道下面就能經常優質乾燥狀態,對鋼軌的抗腐防鏽很有好處。
鐵路用的枕木以前都是用粗大的原木加工處理後製成的。木質的枕木容易開裂腐蝕,經常要更換,以致消耗大量優質木材,所以現在都改用預製剛筋水泥壓模條取代,不僅堅固耐用,而且鋪設方便。
知識點:面積、受重、顛簸
為什麼直升機能停在空中
在天空中飛行的飛機,可以根據需要上升、下降或朝左、右轉向,惟獨不能停在空中不動。這是因為飛機必須向前飛,才能使機翼產生一種向上的升力,來克服地球對飛機的吸引力。如果飛機停下來不向前飛行,那麼,機翼的升力立刻消失,飛機會從空中掉下來。
直升機是一種外形很特別的飛行器。它除機身有些像飛機外,並沒有一對翅膀一樣的機翼,只是在機身上面高高豎立一副又長又寬的旋翼,就是依靠這個大風扇一樣的旋翼,使直升機既能在空中飛行,也能隨時地懸停在半空中。
駕駛員開動發動機後,旋翼隨即高速旋轉產生升力,將機身從地面上垂直抬升至空中。通過操縱旋翼的傾斜角度,直升機便能前進或轉向;旋翼轉得越快,產生的升力也越大,機身可以越升越高。只要把旋翼轉速調節到使旋翼產生的升力恰好等於地球對機身的吸引力,這時直升機就懸停在空中了。
由於直升機具有這種特殊的本領,所以它的起飛著陸不需要正規的機場跑道,而且可以進行超低空飛行,用途十分廣泛。
除了直升機之外,還有一種高速噴氣式飛機也具備空中懸停的本領。這種飛機在起飛和著陸時,能把安裝在機身兩側的噴氣發動機噴口轉為朝下方噴氣。利用發動機噴出的高速氣流產生的反作用力把飛機托起來。駕駛員控制噴氣量的大小,飛機也能夠懸停在半空中。
知識點:飛行器、升力、旋翼
為什麼棉衣會給人溫暖
冬季,天寒地凍,氣溫降低到零攝氏度以下。怕冷的人穿上厚厚的棉衣棉褲,渾身覺得暖和得多了。難道棉衣能產生溫暖?不是的。你不妨去拿一支溫度計,把它上面指示的當時溫度記下來,然後把它嚴嚴實實地裹在棉衣里。幾小時後,把它拿出來看,溫度計上的水銀柱一點也沒有上升,還是呆在原來的位置。這說明棉衣一點也沒有給溫度計什麼溫暖。
只有自身能發出熱量的東西如太陽、火、暖氣機等才能將熱量源源不斷地傳播開來。冬日人們曬太陽、烤火、開暖風機取暖,讓這些熱源給人們帶來陣陣暖意。
棉衣不是熱源,不可能發出熱量。穿棉衣的人感到溫暖,實際上是自己身體內產生的熱量溫暖了自己的身體。這是怎麼說的呢?因為棉衣里填襯著棉花,蓬蓬鬆鬆的棉花纖維里充滿著無數小空洞,空洞中有空氣,而空氣是一種非常優良的隔熱體,它能阻止身體裡發出來的熱量跑到外面去,這樣就保持住了身體的溫暖,不覺得冷了。
利用棉花不容易傳熱的特點,夏天街上賣冷飲的小販,用小棉被包住冰棍、冰淇淋,使外面的熱傳不進去,就不容易融化。
除了棉花以外,其他如絲棉、羊毛絨、羽絨等也具有這種特性,用它們製成的衣服,甚至比棉花的保暖性更好。
知識點:熱量、空洞、隔熱體
為什麼水落在油鍋里會爆裂
炒菜熬油時,水落到熱油鍋里,會有爆裂聲伴隨著四濺的油花,讓人躲閃不及。
水落到熱油鍋里爆裂,跟水和油的沸騰溫度有關。水溫上升到100℃時沸騰成為水蒸氣,而油的沸騰溫度在200℃以上。還有一個非常重要的原因,就是水比油重,所以水滴落到熱油鍋里後,立刻向鍋底下沉。由於鍋里的熱油溫度早已超過沸水溫度,會使沉到鍋底的水滴溫度迅速升高沸騰變成水蒸氣,體積膨脹1000多倍。水蒸氣比油輕,所以要從鍋底上升,通過油層表面散發出去。在上升過程中,水蒸氣氣泡不斷推開包圍住它的熱油,直到突破油層表面後爆裂,發出噼里啪啦的響聲。氣泡爆裂時,將油層表在的油一起帶了出去,這就是四濺的油花。
反過來,油滴落到熱水鍋里不會濺起水花的道理也清楚了:油比水輕,100℃的沸水溫度,不能把浮在水面上的油煮沸,所以不可能使油爆裂濺起水花。
因此,熬油時,萬一因爐火過旺,鍋內的油迅速升溫而著火燃燒時,千萬不能用水澆;往油鍋里澆水,水全沉到油層底下,把鍋內的油往上抬升,從油鍋邊上溢出鍋外,著火的油在灶台上漫延開來,這時要撲滅它就麻煩了。正確的做法就是立即用鍋蓋往著火的油鍋上一蓋,使油與空氣隔絕,火便熄滅了,鍋內的油照樣還能炒菜。
知識點:沸騰、溫度、蒸氣、膨脹、爆裂
為什麼行動電話沒有電話線
行動電話俗稱「手機」,它與普通電話最大的區別就是不需要連接電話線,可以帶著它隨便到什麼地方,能與市內外,甚至與國外的電話用戶通話。
實際上行動電話就是一台小型無線電收發信機。按動機上的撥號鍵後,這個撥號信息就轉換成無線電波傳送到鄰近一個區域中繼站。中繼站將該信號放大後再發送到行動電話交換總站進行鑑別處理。如果受話方是本地普通電話用戶,交換總站就把這個電話號碼信息傳送給本地普通電信局交換機,接入本地普通電話線路,最後接通受話方的電話;如果受話方也是行動電話用戶,行動電話交換總站就接通區域中繼站另一個無線電信號通道,用另一個頻率的無線電波發送給受話方的行動電話機;要是行動電話用戶撥打的是國內或國際長途電話,那麼行動電話交換總站就會把住處傳送給本地的長途電信局再轉發出去,同樣能迅速接通國內外任何地方的電話用戶。
每一個行動電話區域中繼站的電波發送范轉圍為30千米。如果把本地的中繼站與鄰近城市的行動電話中繼站聯網,就能建立跨市、跨省甚至全國聯能的行動電話通迅網。
知識點:無線電波、中繼站、交換機、通道
為什麼用吸管可以把飲料吸上來
當你用一根吸管喝飲料的時候,你有沒有想過:為什麼用嘴一吸,水就能沿著吸管跑到我們嘴裡來?這主要依靠大氣壓力的幫助。
我們知道,在地球的周圍包著一層厚厚的空氣,稱為大氣層。哪裡有空氣,哪裡就要受到大氣的壓力。據測定,在地球的表面,每平方厘米的面積上,所受到的大氣壓力大約為10牛頓。
吸管插在杯子裡,吸管的裡面和外面都跟空氣拉觸,都受到大氣的壓力,而且內外受到大氣壓力相等,這時,吸管內外的水保持在同一個水平面上。我們含著吸管一吸,吸管里的空氣被我們吸掉了,吸管里沒有了空氣,作用在吸管內水面上的壓力就比吸管外面上的壓力小,這樣,大氣壓力就會把飲料壓進吸管,使吸管內的水面上升。我們不停地吸,飲料就源源不斷地跑到嘴裡來了。
知識點:大氣壓力、空氣、飲料
為什麼鋼筆能夠自動出水
當你用鋼筆寫字的時候,紙上立刻就現出字跡。你可曾想過:為什麼當你寫字的時候,鋼筆里的墨水源源不絕地跑出來,而你不寫字的時候,墨水就不出來呢?
我們來做一個實驗:將一根細玻璃管插入盛有水的玻璃杯里,水就很快地從細玻璃管中往上升,而且管子裡的水面比玻璃杯內的水面還要高。這個現象叫做毛細現象。鋼筆就是應用毛細原理加以設計的。它依靠筆身上一系列毛細槽和筆尖上的車縫,把筆膽里的墨水輸送到筆尖。書寫的時候,筆尖一碰到紙張,墨水就附著在紙上,在紙上留下了明顯的字跡。
不寫字時墨水為什麼不流出來呢?讓我們再做個小實驗來說明這個問題。用一塊硬紙片蓋在裝滿水的玻璃杯上,按住紙片,並迅速地將玻璃杯和紙片一起倒轉向下,再輕輕地放開按住紙片的手。只見硬紙片緊緊地吸在玻璃杯上,並托住了滿滿一杯水。是什麼力量托住了硬紙片而使玻璃杯中的水不流出來呢?這就是大氣壓力的作用,正是大氣壓力托住了硬紙片和杯中的水。不寫字的時候,鋼筆里墨水不流出的道理也是一樣。因為筆膽外面的大氣壓力比筆膽里的壓力大,所以能夠把墨水抵住不外流。
知識點:毛細現象、毛細槽、大氣壓力
為什麼不倒翁不會倒
大家都有這樣的經驗:平放的磚頭很穩定,把磚頭豎立起來就容易翻倒;瓶子裡裝了半瓶水穩定,空瓶子或是裝滿水的瓶子就比較容易翻倒。從上面兩個事例來看,要使一個物體穩定,不易翻倒,需要滿足兩個條件:第一,它的底面積要大;第二,它的重心要低。物體的重心可以認為是所受重力的合力作用點。
對任何物體為說,如果它的底面積越大,重心越低,它就越穩定,越不容易翻倒。例如:塔形建築物總是下面大上面尖;裝運貨物時,總是把重的東西放在下面,輕的東西放在上面。
了解了這些知識,我們再來看看不倒翁。不倒翁的整個身體都很輕,只是在它的底部有一塊較重的鉛塊或鐵塊,因此它的重心很低;另一方面,不倒翁的底面大而圓滑,容易擺動。當不倒翁向一邊傾斜時,由於支點(不倒翁和桌面的接觸點)發生變動,重心和支點就不在同一條鉛垂線上,這時候,不倒翁在重力的作用下會繞支點擺動,直到恢復正常的的位置。不倒翁傾斜的程度越大,重心離開支點的水平距離就越大,重力產生的擺動效果也越大,使它恢復到原位的趨勢也就越顯著,所以不倒翁是永遠推不倒的。
像不倒翁這樣,原來靜止的物體在受到微小擾動後能自動恢復原位的平衡狀態,在物理學上叫做穩定平衡。而像桌球、足球、籃球等球狀物體,在受到外力後,可以在任何位置繼續保持平衡,這種狀態稱為隨遇平衡。處於隨遇平衡的物體,重心和支點始終在同一條鉛垂線上,而且重心的高度保持不變。橫放在桌上的鉛筆,就是一種隨遇平衡,不管它滾到哪兒,重心的高度是不變的。
知識點:底面積、重心、穩定、平衡
為什麼在泥地上騎自行車很費力
在軟軟的泥地上騎自行車時,自行車的兩個輪胎就像是漏了氣似的,蹬起來特別吃力。這是什麼緣故呢?
想想看,你在雪地里或是在泥沼地里走路時,不是也感到很難起步嗎?這是因為腳踏在雪地里或泥沼地里的時候,人的體重就壓在腳底那麼大的一塊面積上,這時候,腳對地面產生了一個較大的壓強。因為雪或泥沼地的彈性係數和彈性限度都非常小,也就是說,在不太大的壓強的作用下,就會發生較大的形變,而且不能自己恢復原來形狀,所以腳就陷進了軟軟的雪或泥里了。這樣,當你再想起步時,就不得不把腳抬得比平時走路時高,因此就感到比較吃力。
在泥地里騎自行車也是這樣,由於車輪對地的壓強,使泥地被壓出的一條深溝。這樣,車要前進,首先必須要把自行車的輪子從溝里抬起來。而且泥地越軟,車輪陷得越深,深溝對車輪前進的阻礙越大,使自行車前進所需要的推力也越大。所有這些因素都要求人對自行車的踏腳施加更大的作用力。因此,在泥地上騎自行車特別費力。
知識點:壓強、彈性係數、形變、阻礙
為什麼濕的手套和襪子不容易脫下來
每個人都有這樣的經驗:手套和襪子濕了以後就不容易脫下來。這是什麼緣故呢?
手套和襪子在乾的時候,織物本身比較松,同時它們對手和腳的附著力也很小,所以我們可以很方便地把它們脫下來。可是,手套和襪子濕了以後,由於水的表面張力使織物繃緊了,同時,水對手套、襪子和手、腳又都有一定的附著力,就像膠水似的把它們「粘」起來,所以就不容易脫下來。
剛洗過的腳不容易穿上襪子,也是這個道理。因為剛洗過的腳,皮膚上還附著很多不易覺察的小水珠,它會「抓」住襪子,不讓襪子穿上去。
知識點:附著力、表面張力
為什麼風箏能飛上藍天
在風和日麗的時候,許多人都喜歡到郊外或公園去放風箏。當五彩繽紛、造型各異的風箏在藍天上翱翔,人與大自然融為一體時,對放風箏和看風箏的人來說,都是一種美的享受。
那麼,風箏為什麼能飛上藍天呢?如果你留心觀察就會發現,風箏總是迎風而飛,而且風箏的「身體」總是斜向下的,這就是風箏能飛上天的關鍵。首先,風箏總是迎著風飛,風吹在風箏上,就會對風箏產生一個壓力,而且這個壓力垂直於風箏的面。因為風箏的面是斜向下,所以迎面吹來的風對它的壓力是斜向上的。風箏的重量很輕,空氣的這種向上的壓力足以把風箏送上藍天。在風很小的時候,放風箏的人常常牽著風箏線迎風奔跑,或站在原地不斷地拉動風箏線,利用勒線來調整風箏面向下傾斜的角度,這都是為了增大空氣對風箏的向上壓力,使風箏飛得更高。
風箏有大有小,形狀也是各種各樣的,它的下邊往往還加了一些紙條或穗做成的尾巴。從物理學角度來說,這是為了使風箏的重心向下移,可以提高風箏的平衡性能,使它飛得更加平穩些。
知識點:迎風、斜向、壓力、重心、平衡
為什麼自來水管有時會發出隆隆響聲
當你用完自來水,突然關上水龍頭,有時會聽到水管里發出隆隆的響聲,這響聲究竟是怎麼一回事呢?
我們知道,自來水是在自來水廠經加壓(或水塔)送入到各家各戶的。由於水很難被壓縮,經加壓後的水在水管里流動具有很大的衝擊力,水壓越大,衝擊力也越大。當你突然將水龍頭關閉,正在流動的水流就會因撞上水龍頭裡的閥門,而受到閥門的反作用力,使水流向回流動,同時在閥門附近產生局部真空區域,因該區域壓強遠小於水管里的壓強,水又流了回來,這樣,水流在水管里來回衝擊。如果衝擊得猛烈,水管本身又沒能很牢固地固定在牆上,就會使水管發生振動,發出隆隆的響聲。水壓越是高的區域,發生此類情形的可能性就越大。
為了避免水管產生振動和響聲,在安裝水管時,一定要將水管牢牢地固定在牆上。如果你在使用自來水時,遇到了這種情況,可將自來水龍頭重新擰開,然後再慢慢地將水龍頭關緊。
知識點:自來水、振動、水壓
為什么小溪會潺潺地響
小朋友都喜歡吹氣球,氣球吹得太大了,它會「叭」的一聲破掉。為什麼氣球吹破的時候會「叭」的一聲響呢?原來,聲音是由物體的振動引起的。當氣球里的氣體裝得太多了,壓力很大,它們就要衝破這層橡皮薄膜噴出來,這時氣體發生了強烈的振動,就發出了「叭」的一聲。
小溪為什麼老潺潺地響?這個問題似乎跟我們吹氣球沒有什麼關係,仔細一分析,道理卻是一樣的。因為小溪的水從高處往下流時,會將一部分空氣裹在水裡,在水裡形成了許多小氣泡,小氣泡破裂時就發出響聲。同時,小溪里的水衝到石塊或凹凸不平的地方,也會引起空氣的振動,空氣振動就會發出聲響來。在山石陡峭的峽谷里,這種潺潺的水聲還會在山谷迴蕩,不絕於耳呢。
知識點:聲音、振動、流水、氣泡
為什麼笛子能吹奏樂曲
口琴、小提琴、鋼琴等樂器,能奏出各種樂曲,我們不感到奇怪,因為口琴里有簧片,小提琴有琴弦,鋼琴里有粗細不同的鋼絲,正是簧片、琴弦、鋼絲等物體的振動,產生了各種聲音,奏出了好聽的樂曲。
一根竹管做的笛子,裡面什麼東西也沒有,僅在竹管上開了幾個洞,怎麼也能吹出樂曲來呢?
聲音是由物體振動引起的。簧片、琴弦或鋼絲振動了能發出聲音,同樣的道理,液體和氣體發生激烈振動時,也會發出聲音。
笛子裡面雖然是空空的,可是它裡面著一條看不見的空氣柱,當它受到外力激擾的時候,就會按一定的頻率振動而發出聲音。空氣柱越長,頻率就越低,發出聲音的音調就低;空氣柱越短,頻率就越高,發出聲音的音調也就越高。當你把嘴唇放在吹口上,吹出一條又扁又窄的氣流去激擾笛子裡面的空氣柱,笛子就發出聲音了。如果將六個按孔統統按住,笛子裡面就形成一條最長的空氣柱,發出的聲音音調最低;如果你依次將離吹口由遠及近的按孔放開,空氣柱就一次比一次短,發出的聲音也就一聲比一聲高。吹奏笛子的人就是根據樂曲的需要,放開或按住不同的按孔,使空氣柱忽長忽短,吹奏出好聽的樂曲。
演奏者還可以用「超吹」的吹奏法,即增加吹壓,可以吹出比原音高八度的聲音。例如,吹do音,指法不變,運用超吹的吹奏法,可以吹出高音的do。所以,笛子雖然只有六個按孔,但是在技藝高超的演奏者手裡,卻可以吹奏出各種美妙動聽的樂曲來!
知識點:振動、樂曲、空氣、音調
夏天為什麼自行車容易爆胎
夏天,自行車在馬路上疾行的時候,忽然「啪」的一聲,車胎爆裂了。這對騎車人來說是很麻煩的,他必須把自行車推到自行車修理站去修補一番。如果這位騎車人知道空氣受熱膨脹的道理,他就能設法避免這樣的事故。
夏天,不但空氣很熱,就是地面也被太陽烤得很熱。車胎里的空氣受熱膨脹後,不斷地衝擊著車胎,想跑出來。如果恰巧碰到這個車胎里的空氣打得太足,或者車胎上有薄弱的地方,那麼它就會一涌而出,把車胎擠破。
夏天的早晨和中午,室內和室外的溫度相差很大。你早上在家把車胎里的氣打足了,騎到馬路上一跑,車胎里的氣受熱膨脹了,便急得要找條路跑出來,最後只得把車胎擠破了。
所以,在炎熱的夏天,你千萬不要把車胎里的氣打得過脹。
知識點:自行車、車胎、膨脹
為什麼餃子煮熟以後會浮起來
北方人愛吃的餃子和南方人偏愛的餛飩,都是人們用薄薄的皮子把餡子緊緊包住捏實以後製成的。生餃子下鍋以後,都沉在鍋底。然而,煮熟以後,餃子又會一個一個地浮到水面上來,這是為什麼呢?
原來,生餃子比較密實,密度比水大,放在水裡自然會沉下去。而隨著水溫的升高,餡兒和皮兒吸飽了熱水以後會漸漸膨脹起來,體積也隨之增大。特別是餡子的空氣膨脹程度更大,於是熟餃子的整個體積會變得比生餃子大很多。等到餃子充分膨脹,它的密度變得比水小的時候,餃子就開始上浮。有烹調經驗的人,只要打開鍋蓋看一下餃子是否都浮起來,就可以知道餃子的生熟程度。
知識點:餃子、密度、膨脹
為什麼粥燒開了會溢出來
一鍋水燒開了,水蒸氣「咕嘟、咕嘟」往外冒,可水並沒有溢出來,而一鍋粥燒開後,就會溢出鍋外。這是什麼原因呢?
當鍋里水溫達到沸點的時候,水就會沸騰,產生水蒸氣。一開始,水蒸氣會在水裡形成小氣泡,隨著水蒸氣的迅速增多,氣泡越來越多,越來越大,並上升到水面破掉,就把水蒸氣帶出了水面,而不會在水中積聚起來。所以,水煮開了,不容易溢出來。
而燒粥就不大一樣。米粒的主要成分是澱粉,當米和水放在一起燒的時候,米粒的澱粉會溶於水中,變成熱的澱粉糊,這種液體的黏度和表面張力都比水大。因此,當鍋里的粥燒開了,水蒸氣跑出來形成氣泡的時候,氣泡外面就包了一層這種澱粉膜,澱粉膜黏糊糊的,具有較大的表面張力,不容易破掉。隨著水蒸氣的增多,水泡也越聚越多,越升越高,當它們升到鍋子邊緣時,就溢出鍋外了。
知識點:水蒸氣、表面張力、黏度
為什麼煮熟的雞蛋浸過冷水後
蛋殼就容易被剝掉
雞蛋是由硬的蛋殼和軟的蛋白、蛋黃構成的。在通常情況下,雞蛋煮熟以後,蛋白和蛋殼粘在一起,不易分離開來。但是,人們常常先把雞蛋煮熟,然後立刻浸入冷水,再剝去蛋殼就方便多了。這是什麼原因呢?
原來,除了少數幾種物質以外,一般的物體都具有熱脹冷縮的特性。不同的物質材料,熱脹冷縮的程度是不同的。在溫度劇烈變化時,蛋殼和蛋白的熱脹冷縮步調很不一致。在高溫燒煮時,蛋殼受熱快,蛋白傳熱慢,因此蛋殼膨脹的程度相對大一些。一旦浸入冷水時,蛋殼又急劇受冷而收縮,蛋白還處在原來的溫度而沒有來得及收縮,這時候,有一部分蛋白就會被蛋殼擠進蛋的空頭處。當蛋白因溫度降低而收縮時,因為體積的縮小而使蛋白脫離了與蛋殼的粘連,從而使蛋殼很容易地被剝掉了。
知識點:雞蛋、熱脹冷縮、物質
為什麼冬天從嘴裡呼出的氣是白色的
運動員經過劇烈的奔跑和跳躍以後,常常會大口大口地呼氣。你注意過嗎?他們呼出的氣是白色的,這種現象在冬天的室外格外明顯。空氣本來是無色透明的,為什麼他們呼出的氣卻是白色的呢?
我們周圍的空氣由多種氣體混合而成,其中主要有氧氣和氮氣。此外,由於地面上有大量的江河湖泊,這些水源中的水分經過蒸發變成水蒸氣以後,也充塞在空氣中。我們有時會感到空氣十分潮濕,就是因為空氣中水蒸氣的成分太多的緣故。水能變成水蒸氣進入空氣,那麼空氣中的水蒸氣能不能重新凝結為水滴呢?讓我們做一次小觀察來回答這個問題。在嚴寒的冬天,我們緊閉房間的門窗並在屋子裡取暖。不一會兒,我們就會發現玻璃窗上布滿了小水珠。這些小水珠就是房間裡空氣中的水蒸氣,遇到冰冷的玻璃窗後凝結而成的。
從我們嘴裡呼出的氣體中,有不少是水蒸氣。當這些氣體帶著差不多等於人體體溫的溫度進入周圍空氣時,其中的水蒸氣遇到較冷的外界環境就會凝結成許多細小水滴而呈白色雲霧狀。外界溫度越低,凝結的小水滴越多,白色霧狀就越明顯。夏天的時候,我們也能觀察到類似的現象。不過,呼出的氣體不是出自人們的口中,而是來自沸騰的水壺。當水燒開時,水壺中就會噴出大量水蒸氣。這些水蒸氣的溫度在100℃左右,它們一旦進入室溫下的外界環境也會凝結成細小水滴而呈白色的雲霧狀。如果一時疏急,人們忘記關閉熱源,那麼整壺水產生的水蒸氣就會充滿房間,使房間猶如被白色的大霧籠罩一般。
知識點:蒸發、水蒸氣、凝結
為什麼玻璃窗上會結出漂亮的冰花
數九寒冬,早晨起床一看玻璃窗,呀!上面結滿了漂亮的冰花,有的像蘭花,有的像馬尾松,晶瑩透明。是誰在玻璃上描繪了這麼多美麗的圖畫呢?
除了大自然,不有誰呢?這是嚴寒用冰描畫出來的。
冰嘛,我們誰都看到過。結在水裡的冰是一大片一大片的,那是因為水分子比較密,大量的水在結冰的時候,冰晶都互相纏結起來了;而雪花呈六角形,因為水蒸氣分子比較疏。凝結時,又沒有受到外界不均衡的壓力,冰晶以它自有的角度構成了它的外形。其實,大塊冰,它的冰晶也是六角形的,因為彼此糾纏著,我們看不出罷了。
玻璃窗上的冰花,原來也是六角形,當最初的冰晶凝成以後,就逐漸向四周發展,這時候情況就複雜起來了。有的時候風力大,有的時候風力小;而且玻璃有的光滑、有的毛糙,有的玻璃上積有污垢、有的一塵不染。這樣,水蒸氣蒙上去的時候,就不均勻了,有的地方水蒸氣積得多些,有的地方積得少些。當冰晶向四周延伸的時候,遇到水蒸氣積聚多的地方,冰就結得厚些;遇到水蒸氣積聚少的地主,冰就結得薄些。在冰結得特別薄的地主,遇到一點點熱或壓力,又會立即溶化,因此形成了各式各樣的花紋。這就跟畫畫差不多,顏料用得多些,畫上的顏色就濃些;顏料用得少些,畫上的顏色就淡些;不著顏料的地方,就是畫紙原來的顏色。
知識點:冰、雪花、凝結
為什麼飛機後面會拖著一條白煙尾巴
聽到頭頂傳來隆隆的飛機聲,抬頭望去,往往可以看到:飛機已經從頭頂上掠過,後面卻拖著一條白煙似的長長的尾馬,這條「白煙尾巴」會漸漸地擴散、變淡,最後消失。
也許你會想:這條尾巴大概是飛機燃料時產生的煙吧,就像汽車所排放的廢氣一樣。其實,這條尾巴與其說是煙,不如說是雲更為恰當,因為它和雲更為相似。
我們知道,雲裡面有許許多多小水滴和小冰晶,它們是由空氣中的水蒸氣凝結而成的。形成雲需要的兩個條件:首先要有足夠的水蒸氣,並且達到了飽和蒸汽壓;其次還要有充當凝結核心的塵埃和帶電粒子。這樣,達到了飽和蒸汽壓的水蒸氣,就會在凝結核心周圍凝結起來,形有成小水滴或小冰晶。小水滴和小冰晶緊緊地抱在一起,就是一大片雲。
知道了雲是怎樣形成的,我們再來仔細研究一番飛機的「白煙尾巴」。飛機向前飛的時候,機身原來所占空間,需要由周圍空氣來填補,可是,飛機飛得實在太快了,能超過聲音的速度,而空氣又是熱的不良導體,周圍空氣填補過來的過程,相當於一個絕熱膨脹過程,空氣的溫度會一下子降低。在高空中,本來就有很多水蒸氣,溫度一降低,飽和蒸汽壓也跟著降低,周圍的水蒸氣就達到了飽和蒸汽壓,滿足了形成雲的第一個條件。另外,飛機燃料燃燒的確排放出一些煙塵,這正好可以充當凝結核心。於是,飛機後面的水蒸氣在這些塵粒的周圍,迅速凝結起來,形成許多小水滴和小冰晶,這就是我們看到的悄機後面長長的尾巴。
你可能會問,雲可以在空中飄浮很長一段時間,而飛機尾巴後面的「雲」怎麼很愉就消散了呢?首先兩者的體積不同,一朵雲的直徑至少有幾十千米,雲也會漸漸消散,但等到它完全消散,需要一段時間。而飛機後面產生的雲畢竟要小得多,所以很容易就消散。還有一個很重要的原因,就是飛機後面的雲是在飛機飛過的一剎那,由於空氣溫度降低,飽和蒸汽壓下降,水蒸氣才達到飽和蒸汽壓。隨著空氣溫度慢慢回升,水蒸氣達不到飽和蒸汽壓,小水滴和小冰晶又會逐漸蒸發成水蒸氣,消失得無影無蹤。
知識點:飛機、雲、凝結、飽和蒸汽壓、絕熱膨脹
為什麼脫毛衣時會聽到「噼啪」聲
晚上脫毛衣時,有時會聽到「噼啪」聲,如果熄了燈,你還能看到一閃一閃的電火花哩!這是怎麼回事呢?
你也許不會想到,在你身上剛剛經歷過數百次的「電閃雷鳴」!這可不是危言聳聽,美國物理學家富蘭克林,早在1752年,就用他著名的風箏實驗,證明了雷電就是自然界中的放電現象。當然,雷電的放電規模很大,而你身上所經歷的只不過是放電規模很小很小的「微型雷電」,所以你會全然沒有感覺到。可是,身上怎麼帶起電了呢?
我們知道,物質都是由原子組成的,原子裡面包含有若干電子,電子帶有負電荷,原子核帶有正電荷,當正、負電荷相等時,物質對外並不表現電性。如果我們用毛皮磨擦橡膠棒、用絲綢磨擦玻璃棒,這些原來不帶電的物體就會帶上電。這一過程就是磨擦起電,磨擦產生的電不會流動,稱為靜電。生活中磨擦起電的例子很多,比如當天氣乾燥時,用尼龍或硬橡膠梳子梳理乾淨的頭髮後,就有一些電子從頭髮跑到梳子上去,使頭髮帶上正電,梳子帶上負電。把梳子放在頭髮旁,頭髮會被梳子輕輕吸起來。
我們身穿毛衣,整天不停地活動,使得毛衣與襯衫之間、襯衫與皮膚之間不停地摩擦,使衣服和我們的身體帶上電荷。到了晚上脫毛衣時,一些正電荷和負電荷會發生中和,產生放電現象。於是,我們就聽到「噼啪」聲,看到一閃一閃的電火花。這種電火花就是靜電。
雖然身上所帶靜電放電時產生的電流小,對我們人體沒什麼傷害,但它卻可能引起其他嚴重的後果。放電產生的電火花會點燃汽油引起爆炸,因此,油庫工作人員應避免穿尼龍或滌淪衣物。另外,運送汽油的液罐車都拖著一條鐵鏈「尾巴」,這條「尾巴」的用途就是把車上積累的靜電及時地傳到地面上去。
靜電也有可以利用的一方面。靜電複印和雷射列印就是用光學方法先形成一個靜電潛像,靠靜電的吸引力吸住墨粉,然後,像蓋圖章似的將墨粉轉移到複印紙上,再加熱使墨粉牢固地停留在紙上。
知識點:磨擦起電、放電、靜電、雷電
為什麼鳥兒停在電線上不會觸電
如果人站在地面上接觸到帶電的高壓線,會發生觸電的危險。可奇怪的是,一些鳥悠閒地停在裸露的高壓電線上,嘰喳了一陣子之後又安全地飛走了。為什麼鳥兒不會觸電呢?
這並不是鳥兒有什麼特殊的本領,你看,它們都是停在一根電線上。這時,它們的身體只接觸到一根電線,沒有構成電路,也就沒有電流從它們體內流過,所以不會觸電。如果我們站在地上,而身體接觸了電線里的火線,就等於接通了電路,電流就從我們的身體流向大地,於是就發生了觸電。如果我們穿著絕緣性很可靠的膠鞋,站在絕緣的木凳上,即使用手觸摸到火線,也不會觸電。這時,你就像停在電線上的小鳥一樣。一些有經驗的電工,能夠進行帶電操作,就是掌握了這個原理。
既然沒有電流流過,電壓再高也不會觸電。那麼,為什麼在高壓線附近會有危險呢?
那是因為當人走近高壓線時,站在地面上的人體受高壓感應,如果距離太近,人體和高壓線之間的空氣層就有可能被擊穿。本來空氣是很好的絕緣體,被擊穿後就變成了導體,於是巨大的電流就會流過人體,造成觸電。因此,千萬不要接近高壓線!
知識點:觸電、電流、高壓電、絕緣體、導體
為什麼大海是藍色的,而海里的
浪花卻是白色的
坐在海邊,凝望著藍色的大海,捲起千層浪花,多麼壯觀啊!可是,為什麼碧藍的大海中捲起的浪花卻是白色的呢?
捧起海水看一看,海水既不是藍色的,也不是白色的,海水就像自來水一樣,是無色透明的。是誰給大海和浪花塗上了顏色呢?是陽光。
太陽光是由紅、橙、黃、綠、青、藍、紫七種顏色的光組成的。當太陽光照射到大海上,紅光、橙光這些波長較長的光,能繞過一切阻礙,勇往直前。它們在前進的過程中,不斷被海水和海里的生物所吸收。而像藍光、紫光這些波長較短的光,雖然也有一部分被海水和海藻等吸收,但是大部分一遇到海水的阻礙就紛紛散射到周圍去了,或者乾脆被反射回來了。我們看到的就是這部分被散射或被反射出來的光。海水越深,被散射和反射的藍光就越多,所以,大海看上去總是碧藍碧藍的。
那麼,浪花為什麼是白色的呢?
你看,玻璃杯都是無色透明的,打碎以後的一片片玻璃還是透明的,但是,當我們把它們掃在一起的時候,卻變成白晶晶的一堆了。而且,玻璃打得越碎,堆起來的顏色越白,如果玻璃碎成了玻璃末,那看上去簡直就像一堆雪花。這是什麼緣故呢?原來,玻璃能夠透過光線反射光線,碎裂後的玻璃形成了許多不規則的角度,加上層層堆疊,光照射過去時,除了發生反射外,又發生了多次折射,而光線在經過了許許多多的屈折以後,從各個不同的方向漫射或折射出來,我們的眼睛碰到了這種光線,就覺得一片白色。
浪花正像打碎了的玻璃末,它也使光線作了這一次次的變幻,所以看上去是白色的。
知識點:光的反、光的折射、光的全反射、海水、浪花、雪
為什麼霓虹燈會發出五顏六色的光來
暮色降臨,華燈初上。色彩絢麗的霓虹燈組成了各種文字和圖案,把市區裝點得如火樹銀花一般,讓人目不暇接。
當你在觀察這城市美景時,可曾想過,為什麼霓虹燈會發出五顏六色的光呢?
人類最早使用的電燈叫白熾燈,是發明家愛迪生研製成功的。這種燈是讓電流通過燈絲,達到白熾狀態後發光,效率很低,因為大部分電能都變成了熱能耗損掉了,只有小部分轉化為光。1802年,美國有位科學家叫休伊特,把少量水銀蒸氣填充到真空管里,在燈管的兩端引出兩個電極,加上電壓後,水銀蒸氣在電弧激發下發出炫目的輝光。這種燈光光譜與太陽光接近,亮度很強,很適合於拍攝電影。後來,大家都叫它水銀燈。
水銀燈的成功引起了人們的興趣。1910年,法國化學家克勞德把無色的惰性氣體氖充入燈管,通電後,氖氣受到電場的激發,放出橘紅色的光。氖燈射出的紅光,在空氣中穿透力很強,可以穿過濃霧。因此氖燈常用在港口、機場和交通線的燈標上。根據「氖燈」的英文譯音,人們把這類燈叫做霓虹燈。
氬是另一種惰性氣體,在空氣里含量達l%,比較容易獲得,在電場的激發下,氬會射出淺藍色的光,因此它也被用來填充到霓虹燈管里。除了氖和氬之外,有的霓虹燈里充進氦氣,它會射出淡紅色的光;有的霓虹燈還充進了氖、氬、氦和水銀蒸氣等四種氣體(或三種、兩種)的混合物,由於各種氣體的比例不同,便能獲得五顏六色的霓虹燈了。
那麼為什麼不同的氣體發出的光會有不同的顏色呢?我們知道,原子是由原子核和若干繞核旋轉的電子組成。電子允許在若干特定的軌道上運行。內層的電子受電場的激發會吸收「一份」能量躍遷到某個外層軌道上,處於受激狀態。由於受激狀態很不穩定,過不了一會兒,電子又會躍遷回原來的軌道,並把剛才吸收的那「一份」能量以光的形式輻射出來。這一份能量恰好等於原子在受激狀態和初始狀態的能量之差。顯然,不同的氣體有不同的原子結構和能級,吸收和輻射的那一份能量就有大有小。所以由這「一份」能量決定的輻射光的頻率就不一樣,而光的顏色完全由頻率決定,所以,充入各種同氣體的霓虹燈,就發出了五顏六色的光。
知識點:水銀燈、霓虹燈、氖燈、惰性氣體、受激狀態、原子結構
為什麼用遙控器能對一些
家用電器進行遙控
近年來,家用電器也在走向智能化和遙控化。遙控技術越來越多地應用於家用電器,控制電源開關,是遙控技術在家用電器中最廣泛的應用。
家用電器的遙控開關,可以用聲波、超聲波、無線電波和紅外線來控制,應用最多的是紅外線遙控。
紅外線是一種肉眼看不到的電磁波,波長在無線電波與可見光波之間,約為0.75-1000微米。
紅外線遙控開關由紅外線發射器和接收器兩部分組成。發射器就是我們拿在手裡的遙控器,遙控器里主要包括調製器和紅外線發射管,可以對10米範圍以內的家用電器遙控。紅外線發射管能發射出一定波長的紅外線,調製器能把控制開關的低頻控制信號「載」在紅外線上。所以,從紅外線發射器發射出來的紅外線,就包含了控制信號。
紅外線遙控開關的接收器則安裝在家用電器的正面面板上,它裡面有接收管、抗干擾電路、解調器、開關控制器等。接收管是一種矽光敏三極體,通過光電效應,能將照射在它上面的紅外線轉變成電信號。抗干擾電路能鑑別和排除周圍環境中的紅外線干擾信號。解調器能將「載」在紅外線上的低頻控制信號「卸」下來,送入開關控制器,使電源開關接通或斷開。
紅外線好比是飛機,低頻控制信號好比是乘客。紅外線起到將控制信號從發射器運送到接收器的作用,好比飛機將乘客從甲地載到了乙地。真正起控制作用的,還是紅外線上「載」著的低頻控制信號,紅外線不過是載運控制信號的工具而已。
遙控開關不僅能用來控制電源開關,也能用來控制電視機選擇頻道、音量的大小、電風扇調速、空調器的溫度等。
知識點:遙控器、紅外線、調製器、解調器
為什麼真空包裝能保鮮
真空包裝也是根據物理原理。我們都知道,氣體的壓強是因為氣體大量分子不停碰撞器壁產生的。所以,單位體積的分子數越多,溫度越高,器壁單位面積上受到氣體分子的衝擊力就會越大,壓強就越大。所謂的真空,是把容器裡邊的氣體抽出來,抽出來的氣體越多,在容器里的分子就會越少,壓強就越小,因此常用容器里壓強的大小,來表示容器里真空度的大小。
真空保鮮包裝開始盛行於20世紀60年代初,它是真空環境下或者食品真空環境下,再充入保護氣體來進行保鮮的。真空保鮮包裝通常適用於如油炸土豆條、炸薯條、炸果仁等。小食品則採用金屬化塑料膜真空包裝保鮮,這種膜不僅阻氣性好,並且遮光性也好。而其他食品、例如肉類、火腿、香腸、豆製品以及水產等等,用真空保鮮包裝並不是很好。真空包裝對厭氧菌及酶反應引起的變色、變質是沒有效果的,因此需用鹽醃、糖醃、冷凍、射線照射、加熱以及藥物消毒,並且適當添加防腐劑等方法配合,才可以真正達到保鮮的目的。
想一想,你身邊見到的、或者親口吃過的、在電視廣播中看到的、或者GG中出現的有哪些食品是採用了真空保鮮包裝?實際保鮮效果怎樣?要尤其注意保質期,不要食用腐爛變質的、超過保質期的各種食品。
知識點:壓強、真空、保護氣體
為什麼凍豆腐會有孔
水有一種特性,就是在4℃的時候,體積最小,到0℃結冰時,反而體積是最大的,比常溫時水的體積還要大。
豆腐里一般有水分,這些水裝在豆腐的空隙中,孔隙有的閉合,有的連通,各個孔隙的大小與水的分布是不規則的。而當豆腐冷卻在0℃時,豆腐里的水就會結成冰,水一結冰,體積就會變大,豆腐里的孔隙就會被擠壓成網絡狀,等到冰溶化以後,被壓縮的豆腐網絡不可以復原,所以,留下很多大小不一的孔。
知識點:水、體積、空隙、網絡
為什麼雲掉不下來
白天,地面全被太陽曬熱了,大江以及小河、湖泊、海洋里的水,有一些變成水蒸氣,水蒸氣升到空中,就會碰到冷空氣,從而變成小水點,很多的小水點聚到一起,就變成雲了。
這些小水點,仿佛掛在空中的很多小皮球,地球也要把它們拉下來。但是,地面上的熱空氣及水汽不停升上去,仿佛有一隻手把它們托住了。雲就浮在空中,因此不會掉下來了。
知識點:水蒸氣、熱空氣、水流
為什麼在飛機上不能使用個人電子用具
近幾年,電子干擾飛機導航事件日益增多,原因主要有兩點:一是由於乘客帶到飛機上的電子設備逐漸增多,二是由於飛機採用了先進的電子導航系統,而且飛機上很多裝置大都是由計算機的電信號來控制的。
除手機以外,可攜式計算機、手持攝像機以及雷射唱機、遊戲機、剃鬚刀及電吹風等,都會對飛機的電子導航系統產生干擾。
這是為什麼呢?
其實,很多電器都能產生電磁輻射,可以發射頻譜很寬的電磁波,並且跟隨某種強度的磁場。機上的電子儀器和導航通信設備,都主要由電信號來控制。在使用一些個人電子用具時,發出的電磁波就會混雜於飛行工作所必須的正常的電波信號內,從而產生的磁場對計算機磁化的駕駛系統進行干擾,造成飛行控制失誤。
現在許多國家的航空公司都禁止在飛行中使用手機、計算機以及一切被證實是危及飛行安全的各種裝置。
科學家們正研究可以使飛機裝備不受磁場干擾的防護系統,從而為飛行控制加上防護罩,並且使用光纜,用來杜絕電子干擾現象。
可是最好的解決辦法是乘客一定要遵守乘機規則,不隨意使用個人的電子用具。
知識點:干擾、電磁輻射、電子導航、光纜
蘋果熟了為什麼不能飛上天去,而只會落到地上
人們發現,秋天蘋果熟透了的時候,有的會自動掉在地上。其他果實也是這樣,當它們掉落時,不會飛到天上去;即使你把他拋上天空,不論用多大的力氣,把它拋得有多高,最終它總要落回到地面。你想過這是為什麼嗎?
原來,這是地球的引力在起作用。
傳說,大科學家牛頓小的時候,躺在蘋果樹下午睡,蘋果落下來,正好打在牛頓頭上,觸發了他的靈感:
為什麼蘋果只能落在地上,而不會飛上天去?由一件小事引發的疑問,促使他最後提出了萬有引力定律這樣一個普適性科學原理。雖然有人懷疑這個傳說的真實性,但大多數人還是願意相信這個故事曾經發生過。
萬有引力定律說明,宇宙中各種事物之間都存在著互相吸引的力。地球對它周圍的物體也存在著吸引力,力的方向指向地心,故稱地心引力。地球上各種物體的重力,就是由地心引力造成的,所以,地心引力又稱重力。正是在重力作用下,蘋果等物體不能飛上天去,只能落到地上。
實際上,蘋果對地球也有引力,而且根據作用力與反作用力相等的道理,蘋果的引力與地球的引力大小是相等的。那麼,為什麼是蘋果落向地球,而不是地球落向蘋果呢?這是因為,地球的質量遠比蘋果的質量大得多,因而保持運動狀態的能力也就比蘋果大,其實地球也會向蘋果移動,但移動的距離微乎其微,可忽略不計。所以在人們看來是蘋果落向地球而不是相反。
知識點:地球引力、地心、作用力
為什麼體操運動員在比賽和訓練時要在手掌上擦一些粉
體操運動員在上器械(如單槓、雙槓、高低槓等)表演以前,總要把手伸進一個裝滿白色粉末的盆里,往手裡擦上一些白粉,你知道這白粉是什麼嗎?這樣做的原因又是什麼呢?
單槓、雙槓、高低槓等器械的槓子抓起來比較滑,這是由於槓子表面做得很光滑,光滑的表面摩擦力較小,便於運動員做動作。摩擦現象存在於日常生活的方方面面,它是相互接觸的物體在接觸面上發生阻礙相對運動的現象。摩擦具有雙重作用,一方面它阻礙物體間相互移動,造成物體的磨損,多消耗能量;另一方面,假如沒有摩擦,我們會寸步難行,甚至無法握住東西。
由於槓子表面光滑,手掌與槓子間的摩擦太小,手容易滑離槓子,使動作失敗甚至出現危險。為防止運動員在做動作時滑下槓子,就需要增大手掌與槓子的摩擦力。運動員擦的白粉就是起增大摩擦力的作用的,所以,運動員表演之前或多次運動的間歇都要在手上擦一些白粉。這種白粉是碳酸鎂粉,它一方面能增大摩擦力,另一方面能夠減少手掌出汗引起的麻煩。
舉重運動員在抓槓鈴前擦的也是碳酸鎂粉,同樣是為了防止手滑脫槓鈴。
知識點:光滑、白粉、摩擦力、碳酸鎂粉
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