生活中的物理三例,本文主要内容关键词为:物理论文,生活中论文,此文献不代表本站观点,内容供学术参考,文章仅供参考阅读下载。
1.汽车过后为什么会尘土飞扬
汽车在有尘土的路面上驶过后,路面上总会尘土飞扬,这是什么原因呢?
由于每辆汽车都有一定的体积,它占据着一定的空间,因此也就排开了与其体积相同的空气。当汽车迅速前进时,在车身刚经过的地方,形成一个低气压区,这个低气压区就需要有空气来填补,故此两边及后面的空气就会向这个地方拥来,形成了一股涡流,空气的涡流带起了路面的尘土,紧随汽车的后面就会卷起一个个大灰尘柱,这就是汽车过后,路面上总会尘土飞扬的原因。
此时,如果打开汽车的后窗,空气就会带着卷起的尘土,持续不断地往车厢里“钻”,这样不仅会使乘客睁不开眼睛,弄的蓬头垢面,浑身尘土,而且还严重地危害乘客的健康。因此,公共汽车的后窗,大多都是不能打开的。也正是由于这个原因,公共汽车后部总是布满灰尘。
若大家细心地观察还会发现:汽车前轮在向前滚动时,车轮前面地上的尘土从车轮左右两侧扬起,而车轮两边的尘土则扬起很少,这是由于车轮向前滚动连续压向地面,就如同将一块长木板一端着地另一端快速压向地面一样,车轮前的空气被挤向左右两侧而形成气流,于是地面的尘土就会随气流飞扬起来。
汽车速度越大,车身越大,车后形成的低气压区越广,该低气压区压力越小,则汽车过后扬起的灰尘也就越多。
2.压缩空气的应用
鱼缸中小金鱼吐出的小气泡,在升至水面的过程中,它的体积会逐渐变大,这是什么原因呢?原来这里面包含了一个物理原理。
在温度不变时,一定质量的气体,压强越大,体积越小;压强越小,体积越大。
压缩空气就是上述原理在现实生活及科学技术上的应用。
所谓压缩空气,就是把许多空气压进容器中而成,可以说压缩空气是个“大力士”。比如,向篮球、排球、足球,各种车胎里充进的就是压缩空气,充进的气体越多,皮球就越硬,车胎就越鼓。由于压缩空气是个“大力士”,因此充气时不宜充得过多。否则这个“大力士”就会奋力一搏冲破“牢笼”而争取“自由”了。
啤酒桶里的啤酒,所以能从管子中喷出,靠的就是压缩空气的作用。在装啤酒的钢筒里,用打气筒打进许多空气后,这么多的空气挤在如此狭小的空间里。因而会产生比较大的压强,在压强的压力作用下,啤酒桶中的啤酒便会从管子里喷射而出。
各种喷雾器,也是根据上述原理,利用了压缩空气。
压缩空气还可用来为我们造房子。既然轮胎、皮球里充入足量的空气后,会变得硬梆梆的、刚强有力。于是人们设想:若是把气管做成房架状的,然后向房架状的气管里充足压缩空气,不就可以“吹”出一个房屋的框架了吗?如果再在这种框架上盖上一层薄膜,这样“盖”出的房子即大功告成。“盖”这种房子省时、省力,而且十分轻便,整个建筑只有几千克左右,并且房子的拆除也十分简单、方便、易行,气门一拔放掉里面的压缩空气,把薄膜折叠好,一个小孩也可背走。
用上述方法还可在短时间内建造面积达500米[2]以上的大房子,这种建房方式叫做“构架式充气建筑”,它是野外考察和流动工作人员的好住处。
还有一种用柔软的薄膜塑料,像吹肥皂泡那样,直接吹出来的大房子,这种“建筑”方式叫做“承气式充气建筑”,用这种方法建造的大型体育场建筑面积可达35000米[2],可容纳80000名左右的观众。
在1866年夏天,美国的乔治根据上述原理,制造出了第一台压缩空气制动器,并于1868年10月进行了实验,制动效果非常好,因此1871年美国国会通过了一项法案,规定所有的火车必须安装压缩空气闸。压缩空气闸的原理就是,当司机把闸门打开以后,储存在气缸里的压缩空气便会涌出,推动车闸,使车闸把车轮抱住,从而达到刹车的目的。目前在大型汽车上也往往采用这种方法来刹车。
此外在工厂里,利用压缩空气能开动空气锤打铁,能给万吨水压机加压;在矿山中,能利用压缩空气开动风镐钻眼,装炸药开矿;在军事上,潜水艇则是利用压缩空气控制水舱中的储水量,来实现潜水艇的上浮与下沉。
充气式降落伞,现在已比较流行,它可以在空中飘行。前不久,科学家们已开始研制一种“柔翼飞行架”,亦即充气式飞机,科学家们设想把压缩空气充进用一种柔软材料制成的飞机翅膀里,使用这种既轻又硬的机翼飞起来一定既轻巧又方便。此外近年来出现的气垫船、空气轴承等,也都是利用了压缩空气。
3.保温瓶与压强
我们日常生活中使用的保温瓶,除了同学们已经知道的要尽可能地减少由热传递的三种方式带来的热量损失,以达到保温的目的外,它还与压强知识有比较紧密的联系,下面就谈谈这个问题。
当我们喝开水时,从装满开水的保温瓶里倒出少量的开水,盖上软木塞后,会听到瓶口处发出“滋滋”的声音,这是什么原因呢?
原来当从保温瓶里倒出少量的开水后,瓶中就进入了一定量的空气。塞上软木塞后,封入瓶里的空气受热就会发生膨胀,使保温瓶内气体的压强增大,结果就会有一部分热空气从瓶口与软木塞的缝隙中挤出来,从而引起瓶口周围空气的振动,进而又会引起我们耳膜的振动,这样我们便会听到“滋滋”声了。然后又没有声音了,这是由于保温瓶中的热空气漏出一部分后,引起瓶内气体压强减小,因而瓶中处没有空气逸出,这样当然我们也就听不到“滋滋”声了。
等过了较长的时间后,往往会出现瓶塞很难从瓶口中拔出的现象,这是由于瓶内开水的温度降低,瓶内的空气冷却,导致瓶内气体压强减小,使保温瓶的内外存在着一个压强差,瓶内的压强小,瓶外的压强大,在外界大气压的作用下,瓶塞受压被塞得很紧,因而瓶塞很难拔出。