一些现实生活里的物理现象
小蜡烛为什么会被吹灭
大家可能吹灭过蜡烛,也看到过蜡烛被风突然吹灭的情景吧?可是,就是这样一种似乎司空见惯的现象,深究一下了会发现一些令人不可思议的问题。例如,为什么在空气(包括助燃的氧气)充足的情况下,蜡烛反而会熄灭呢?根据牛顿的冷却定律,热的物体与周围的温差越大,冷得越快。冬天,热茶水凉得快就是因为这个原因。而且,这为了使热茶快点变凉,人们常用嘴吹气,这样就可以把茶水上部的热空气吹走,换成冷空气。根据牛顿的另一个定律,热的物质表面积越大,冷得越快。把茶倒入茶碟里凉得越快,就是因为如此。
这两个定律都适用于蜡烛。就是说,通过吹气可把燃烧着的蜡烛的蒸气冷却到燃点(这个温度以下,蜡烛的蒸气不会燃烧)以下。1.如果往蜡烛的火焰上吹气,可把火焰周围的热空气换成冷空气;2.可破坏燃烧着的蜡烛的蒸气的球形(火焰不是球形),使其表面积扩大,根据简单的几何学,可知所给体积的物质的最小表面积是球形。因此,如果破坏了球形,使物质的表面积增大,就会冷得快。
身边的物理现象
1、挂在壁墙上的石英钟,当电池的电能耗尽而停止走动时,其秒针往往停在刻度盘上“9”的位置。这是由于秒针在“9”位置处受到重力矩的阻碍作用最大。
2、有时自来水管在邻近的水龙头放水时,偶尔发生阵阵的响声。这是由于水从水龙头冲出时引起水管共振的缘故.
3、对着电视画面拍照,应关闭照相机闪光灯和室内照明灯,这样照出的照片画面更清晰。因为闪光灯和照明灯在电视屏上的反射光会干扰电视画面的透射光.
4、冰冻的猪肉在水中比在同温度的空气中解冻得快。烧烫的铁钉放入水中比在同温度的空气中冷却得快。装有滚烫的开水的杯子浸入水中比在同温度的空气中冷却得快。这些现象都表明:水的热传递性比空气好.
5、锅内盛有冷水时,锅底外表面附着的水滴在火焰上较长时间才能被烧干,且直到烧干也不沸腾,这是由于水滴、锅和锅内的水三者保持热传导,温度大致相同,只要锅内的水未沸腾,水滴也不会沸腾,水滴在火焰上靠蒸发而渐渐地被烧干.
6、走样的镜子,人距镜越远越走样.因为镜里的像是由镜后镀银面的反射形成的,镀银面
不平或玻璃厚薄不均匀都会产生走样。走样的镜子,人距镜越远,由光放大原理,镀银面的反射光到达的位置偏离正常位置就越大,镜子就越走样.
7、天然气炉的喷气嘴侧面有几个与外界相通的小孔,但天然气不会从侧面小孔喷出,只从喷口喷出.这是由于喷嘴处天然气的气流速度大,根据流体力学原理,流速大,压强小,气流表面压强小于侧面孔外的大气压强,所以天然气不会以喷管侧面小孔喷出。
8、将气球吹大后,用手捏住吹口,然后突然放手,气球内气流喷出,气球因反冲而运动。可以看见气球运动的路线曲折多变。这有两个原因:一是吹大的气球各处厚薄不均匀,张力不均匀,使气球放气时各处收缩不均匀而摆动,从而运动方向不断变化;二是气球在收缩过程中形状不断变化,因而在运动过程中气球表面处的气流速度也在不断变化,根据流体力学原理,流速大,压强小,所以气球表面处受空气的压力也在不断变化,气球因此而摆动,从而运动方向就不断变化。
9、吊扇在正常转动时悬挂点受的拉力比未转动时要小,转速越大,拉力减小越多.这是因为吊扇转动时空气对吊扇叶片有向上的反作用力.转速越大,此反作用力越大.
10、电炉“燃烧”是电能转化为内能,不需要氧气,氧气只能使电炉丝氧化而缩短其使用寿命。
11、从高处落下的薄纸片,即使无风,纸片下落的路线也曲折多变。这是由于纸片各部分凸凹不同,形状备异,因而在下落过程中,其表面各处的气流速度不同,根据流体力学原理,流速大,压强小,致使纸片上各处受空气作用力不均匀,且随纸片运动情况的变化而变化,所以纸片不断翻滚,曲折下落。
生活中的物理人靠什么走路
在平坦的马路上,谁都可以迈开大步向前走。一个健康的人,走路并不是什么难事,因而也没有想过
人是靠什么走路的。
听了这个问题,有的人会觉得好笑。人只要有气力,抬腿,迈步,不就可以往前走了吗?而事实上,
问题并不那么简单。请你试一个动作:挺直身体,背贴着墙站在地上。把一只脚抬起来,向前迈步,只要
身体不离开墙壁,这只脚是跨不出去的。如果抬起来的脚向前迈出去一步,那末,回头一望,身体已经离
开墙壁。 这说明,身体向前移动了。
人身体向前移动的时候,一定依靠了一种外力。或者说,是这种力推着人前进的。如果这种外力比较
小,走路就会遇到困难,比如,在光滑的冰面上,人们就不敢迈大步,而只能小心翼翼地挪动双脚。
现在,请你回答,后脚蹬了一下地。从物理的角度来分析,那是人体给了地面一个向后的力,与此同
时,地面也给了人体一个向前的力。正是这个力把人体向前推了一下。
脚蹬地面,这是作用力;地面给人体一个向前的力,这是反作用力。这个反作用力表现为摩擦力。
在一般情况下,作用力和反作用力正好相等,因此,我们走路并不觉得困难。可是,人在冰面上走,
冰面过于光滑,给人的摩擦力要小得多。这样,如果你仍然像在地面上走路那样使劲,向后蹬的力与摩擦
力不平衡,后脚要向后滑,人就会跌跤。
为什么爆米花的体积比原来的米的体积要大得多?
因为每一颗坚实的米粒,在它内部总有不少充满空气的空隙。米粒在密闭的容器里渐渐变热时,米粒内部的空气跟容器内的空气的压强都同时增大,当压强大到6—7个大气压时,这时突然打开容器,容器内的压强较大的热空气立即从出口往外跑,使容器内的压强突然下降,这时米粒内部压强较大的热空气,随着包围它的气压突然降低很多,也马上冲破米粒体组织的外壁向外冲,这样米粒的体积立刻被胀大了,形成胖乎乎的又松又脆的米花。
爆米花的操作过程大家一定都见过,但你了解这个物理原理吗?以后你可以给小弟弟,小妹妹们讲解一下它的物理原理了。
第一个过程:加热→气体温度升高,压强逐渐增大。
第二个过程:打开容器→米粒周围压强突然减小,米粒内部气体体积急骤膨胀,使米粒变成米花。
这就如同你一不小心踩瘪了乒乓球,但球体并没有破裂,这时我们可以把球放在杯中,用开水烫它,这时球体凹下的部分就会鼓起来,使乒乓球恢复原状。这个道理和上面的例子是相同的,用开水浇在球体上,使球体内部的空气受热体积急骤膨胀,凹下去的部分就会被挤出来了。(乒乓球必须是没有破裂的)
厕所里的科学
虽然上厕所,从事一些“方便”的活动,真的让人感到轻松方便,虽然它是人体吐故讷新的一个重要环节。但这件事却是只可意会不可言传,做得说不得的。“如厕”、“出恭”之类的文明词都显得太不“文明”了,要说成“一号”或“WC”才成。或说成“洗手间”什么的。可是西方人却不
回避“厕所”,非但不回避,还把厕所打扮得比我们的客厅还干净、甚至豪华。
其实仔细一想,厕所的水平就是社会发展和文明程度的标志。落后的国家,老百姓连饭都吃不上,哪里管得上厕所卫生,连栖身之处都没有,哪里肯花钱去装修厕所。可见厕所的水平直接反映了经济水平。
现代的厕所里的科学设备科学装置实在太多了,简直就是一个物理实验室。我们不妨浏览一下。
一、反水弯和地漏。
在洗手盆的下水管中段,有一个回形弯,欲称反水弯。这实际上是个连通器,当液体静止时,两边的液面总是相平的。当洗手盆向下放水时,水面超过点,水就自然流向下水道。当盆里的水快流尽时,管中的水面逐渐下降,降落到与点等高时,水就不再流动,管中这部分形成一段“水塞”,把管中的污水、臭气与外界隔绝。
地漏的构造如图示,顶部是一个篦子,防止大块的污物落入下水管道内。下面是一个倒扣着的铁碗,铁碗的四周有几个拱形的缺口,使得地面上的水能顺利流入下水管。如果仅仅这
样,水能流进去,臭气也能冒出来。所以,下水管道口还有一圈凹槽。用于积存水。显然,凹槽里的水深要浸没扣碗的拱形缺口,这样,臭气就冒不出来了,而地面上的水位高于地漏的内管口,由于连通器原理,水会顺利地流进下水管。由此我们也知道,凹槽里必须时时存一些水,如果水全都干了,就不会起到“水盖”的作用,臭气就冒出来。
二、抽水马桶的水箱真科学
1.水箱是靠浮子和杠杆来控制进水的。水箱供水是自动控制的。当水箱里的水放掉后,浮子(金属空心球或塑料空心球)就会随水面一起落下来,金属连杆(实际上是个杠杆)的另一端就会自动抬起,自来水就会源源流入水箱。当液面升高,浮子也随之抬起,杠杆的另一端就会向下,压住进水口的橡皮垫。由于这是一个动力臂很长、阻力臂很短的杠杆,杠杆的阻力臂端头就能产生很大的力,死死地压住进水口。由于进水口的管口很细,橡皮垫在这个管口上就能产生很大的压强,把进水口死死地堵住。
调节浮子球在杠杆动力臂的高度,还可以调节水箱的蓄水量。
2.水箱放水口的橡皮塞科学地利用了大气压强和浮力的原理。
水箱下部的阀门是个倒扣的,有豁口的橡皮球。当它倒扣在放水管口时,下部与空气相通,上部受到水的压力,而水的液面上部又与空气相通,所以上下的大气压抵消了。水的压力作用在橡皮塞上,橡皮塞牢牢地堵住了下水口。当人按动扳手,通过杠杆,橡皮塞被吊起,水就放出去了。
如果这个橡皮塞不是空心豁口的橡皮球,而是个橡皮块,它受的浮力很小,人一松手,橡皮块就会在水中落下去,又堵住放水口。这当然不方便,因为人必须一直按住扳手,直到箱中的水放光。而空心豁口球一被拉起,它中间的空气和球一起就受到水的浮力,上升到水面,漂浮着,直到水放光,很省事,但是,如果它是个完整的皮球也不行,因为它会始终漂在液面上,再次注水时,它就不会堵到下水管口去。而豁口球就要优越得多,当它落到下水管口,与下部空气相通,它就使去浮力,只相当于一块橡皮,堵住管口。而且这个橡皮碗的下部是薄壁的,当它下落到管口,没有堵严,周围还有水流下时,根据伯努利原理,流水部位的压强很小,形成负压,薄橡皮会被吸过去,把这里堵严。由此我们看到一个普通的水箱,综合利用了物理中的杠杆、浮力等静力学原理和流体力学的道理。
三、厕所里绝对不能安装燃气热水器
按装燃气热水器给人们的洗浴带来方便,而且,比电热水器安全可靠。因为洗浴时,浑身湿漉漉的,一旦电热水器漏电,后果不堪设想。但是,燃气热水器如果安装在厕所,也是很不安全的。因为燃烧煤气或天然气会产生大量的二氧化碳,于人体健康不利。而天然气燃烧不完全,会产生一氧化碳,煤气本身就是一氧化碳,会造成煤气中毒。厕所的通风条件一般都不好,而一氧化碳的密度比空气小,充斥在房间的上部,更不容易排放出去。所以,最好的选择是把燃气热水器安在厨房,并注意通风,只把热水通到厕所去。
水烧开时不会溢出来,为什么粥烧开了却会溢泻出来呢?
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