左腳踩右腳能上天嗎？| No.177_風聞
中科院物理所-中科院物理所官方账号-2019-10-18 13:19
原創：中科院物理所
今天，小編將向大家傳授
武林（物理）絕技
上天七式——左腳踩右腳
請大家跟我一起唱：
跟着我
左腳右腳一個慢動作
右腳左腳慢動作重播
問答專欄，為你解惑
你有沒有愛上我
！
跟着我
思考 質疑 黑暗中探索
掃碼 提問 從不同學科
青春有太多未知的猜測
成長的煩惱算什麼！
（PS：問答專欄，專治物理“疑難雜症”
歡迎大家完善問答專欄"欄歌"
1
Q
為什麼有的保温杯保温效果差，有的保温杯保温效果好，是原理的不同還是材料工藝的不同？
by 熱水就要配紅棗枸杞
A
保温杯從保温瓶發展而來的，其保温原理與保温瓶基本一致，保温效果的好壞在原理上沒有本質區別。1892年，化學家詹姆士·杜瓦製成雙重玻璃容器，並將內側玻璃壁上塗上銀，然後又抽掉了雙重玻璃間的空氣，還申請了專利，據此熱水瓶也被稱為杜瓦瓶。
保温杯，簡單説就是能夠保温的杯子，一般是由陶瓷或不鏽鋼加上真空保温層做成的盛水容器，頂部有蓋，密封嚴實，真空保温層能使裝在內部的水等液體延緩散熱，實現保温。
熱量主要以熱對流、熱傳導、熱輻射這三種方式進行傳遞，真空保温層由於真空層中沒有傳遞介質，有效抑制了熱對流和熱傳導，同時在真空層內層通過鍍反熱鍍層的方法將熱量反射回保温杯內部，實現保温。
上圖給出了常見的兩種保温杯結構，其中無尾真空焊接技術的實現使得真空夾層漏氣的概率減小，實現了更高效率的保温。同時真空保温杯一般配有樹脂杯頭，以達到良好的密封效果。
通過對保温原理的分析我們可以發現，保温杯利用的主要是真空保温以及鍍層對熱量的反射而實現保温，不考慮瓶口的密封效果，影響保温效果的關鍵因素即為真空層的真空度和鍍層的熱量反射能力，這些因素主要由保温杯製造過程中的材料工藝決定。
By 勿用
2
Q
請問為什麼用手拋東西有時候越重反而越遠？
by 匿名
A
為了分析簡單，我們假設每次拋的物體外形相同但質量不同。同時假設出手點和出手角度相同。
一般來説，手拋物體的距離先隨物體質量增加而增加，然後隨質量增加而減小。
我們知道，即便是不拿任何東西，揮手速度也存在最大值。而拿了重物後，物體的出手速度會隨質量增加而減小。如果不考慮空氣阻力，應該是出手速度大的物體飛行更遠，也就是質量小的物體被拋得更遠。但是考慮空氣阻力後，由於空氣阻力只和物體的外形與速度有關，而加速度和質量成反比，因此，以同樣速度飛行的兩個物體，質量越小，阻力形成的加速度越大，阻礙物體運動的效果越明顯。因此，儘管輕物體的初速度大，但是加速度也大，所以水平速度會迅速減小。對於較重的物體來説，雖然初速度沒有那麼大，但是加速度小，速度衰減慢，這樣它的飛行距離就有可能超過輕物體。但是對於非常重的物體，即使它的加速度很小，不過由於初速度也很小，這導致它的飛行距離很近。
By Nothing
3
Q
左腳踩右腳交替能上天麼？
by 匿名提問者
A
“以右腳墊左腳，借力使力，又向上拔起丈餘，就看見窄巷兩邊的短牆後，都有一個人分別向左右兩方竄出……”
我們經常在武俠小説或者武俠片中看到這樣的橋段，主人公輕功練成，原地跳起後，快速左腳踩右腳交替下去就能騰空而起，飛向雲端。而這種場景相信出現在很多心懷武俠夢的人的腦海中。但是小編現在不得不潑一盆冷水了。從科學的角度講，這種神奇的輕功並不能在現實中實現。
先舉一個例子，我們知道，我們之所以能夠跳起一定高度，是我們在離地之前收到了地面給我們的向上的力。從動量的角度説，
離地之前地面對我們的作用給了我們額外的向上的動量變化。
現在我們來考察一下“踩腳-升空”的情況。先原地起跳，無疑能跳起來，但是在跳起來之後，以人為一個系統，左腳踩右腳是系統內的作用。或者説，左腳向下踩右腳，右腳得到了向下的動量變化P1****，左腳得到了向上的動量變化P2****，二者大小相等——而兩個腳都在人身上——所以對於人來説，左腳踩右腳並沒有給人額外的動量變化。
相反，不考慮空氣阻力，對於人這個系統，重力倒是一直作用在人身上——使騰空的人最終落回地面。
所以説，原地起跳之後左腳踩右腳，最後的結果就是被重力拽回地面；
用力踩的話——結果就是腳疼+落地→_→
By Dannis
4
Q
植物會得癌症麼？
by 路人甲
A
我們常聽説人或者動物患癌症，那麼植物有沒有“得癌症”的概念呢？要回答這個問題，我們首先要明確一下什麼是癌症。
一般來講由於遺傳因素、環境因素（物理化學或者生物方面）刺激等影響，細胞在時分裂出現異常增殖就可能發展成腫瘤，而腫瘤也會被分成良性和惡性，而後者一般就被稱為癌症，相比於良性腫瘤，它更容易在生物體內轉移和擴散。
那麼植物體內是否會發生如上過程呢？答案是肯定的。在內外因素的刺激下，植物體上也會發生異常增生的現象，不過同動物細胞不一樣的是，由於植物細胞有細胞壁的存在，這種異常增生的“瘤體”一般不容易在植物體內擴散。
但是！凡事還是有例外的。。一個典型的例子就是冠癭病。冠癭病菌在侵入植株後，可在皮層的薄壁細胞間隙中不斷繁殖，並分泌刺激性物質，使鄰近的植物細胞加快分裂、增生，惡性的情況下同樣會擴散並導致植株死亡。從某種意義上説，這大概就算是植物“患癌”了。
By Dannis
5
Q
聲音傳播的遠近和聲音音調的高低有關係嗎？
by 匿名
A
要想知道聲音傳播的遠近和聲音音調的高低是否有關係，首先要知道聲音傳播的遠近反映的是聲波的衰減程度，而造成聲波衰減的原因主要有以下三個：
1.擴散衰減
物體振動發出的聲波向四周傳播，聲波能量逐漸擴散開來。能量的擴散使得單位面積上所存在的能量減小，聽到的聲音就變得微弱。單位面積上的聲波能量隨着聲源距離的平方而遞減。（聲波類型不同，隨着傳播距離增加其擴散衰減的規律也不相同）。
2.吸收衰減
聲波在固體介質中傳播時，由於介質的粘滯性而造成質點之間的內摩擦，從而使一部分聲能轉變為熱能;同時，由於介質的熱傳導，介質的稠密和稀疏部分之間進行熱交換，從而導致聲能的損耗，這就是介質的吸收現象。介質的這種衰減稱為吸收衰減。通常認為，吸收衰減與聲波頻率的一次方或平方成正比。
3.散射衰減
當介質中存在顆粒狀結構(如液體中的懸浮粒子、氣泡，固體中的顆粒狀結構、缺陷、攙雜物等)而導致的聲波的衰減稱散射衰減。通常認為當顆粒的尺寸遠小於波長時，散射衰減與頻率的四次方成正比；當顆粒尺寸與波長相近時，散射衰減與頻率的平方成正比。
擴散衰減只與距聲源的距離有關，與介質本身的性質無關。吸收衰減與散射衰減大小則取決於聲波的頻率和介質本身的性質。
聲音的音調高低與聲波的頻率高低有關，所以，音調高低會影響聲波的吸收衰減和散射衰減從而影響聲音傳播的遠近。
總的來説，音調越高的聲音頻率越大，吸收衰減和散射衰減越大，聲音傳播距離越短。
By 懶懶的下午三點半
6
Q
正火、退火、淬火、回火等熱處理工藝，基本都是升温後再冷卻的過程，那麼在物理細節上到底有何不同？
by 匿名
A
熱處理過程均由加熱、保温、冷卻三個階段組成，按加熱保温的温度和冷卻的速度不同分為四種不同的熱處理工藝，不同的熱處理工藝能為材料帶來不同的組織和性能（以鐵碳為例）。
正火：正火是將鋼件加熱到奧氏體化（奧氏體是碳固溶到γ-Fe中形成的間隙固溶體）後，保温足夠時間後出爐在空氣中自然冷卻到室温的一種熱處理工藝方法。
退火：將鋼件加熱到適當温度並保温一定時間後，緩慢地冷卻到室温（爐冷）的熱處理工藝方法稱為退火。與正火相比，退火的冷卻速度較緩慢。採用不同的退火工藝可以實現材料的球化、應力去除或轉變為珠光體組織。
淬火：淬火是將鋼件加熱到相變點以上某一温度，保温足夠時間獲得奧氏體後，以大於馬氏體（碳在α-Fe中過飽和的固溶體）的臨界冷卻速度的冷卻獲得馬氏體組織的一種熱處理工藝。淬火的冷卻速度是四種熱處理工藝中最快的，主要是為了阻止原子擴散，保留高温組織。
回火：將經過淬火後的鋼重新加熱到臨界轉變温度以下某一温度，保温足夠時間後以適當的速度冷卻到室温的熱處理工藝稱為回火。按回火温度不同可分為三種類型的回火：低温回火（150~250℃）；中温回火（350~500℃）；高温回火（500~650℃）
下圖為加熱和冷卻時鐵碳相圖上各相變的位置。
A1、Acm、A3為平衡狀態下臨界轉變温度，而在實際中，由於加熱或冷卻過程不夠緩慢而不處於平衡態，相變點或相變線會偏離平衡相圖，Ac1、Accm、Ac3分別為實際加熱時的臨界温度，Ar1、Arcm、Ar3分別為實際冷卻時的臨界温度。
By 懶懶的下午三點半
7
Q
為什麼物體不能用有限手段到達絕對零度？
by 謝謝
A
絕對零度是定義出來的而不是實驗測量出來的，目前在實驗上還沒有辦法達到絕對零度。
根據玻爾茲曼公式S=kBlnΩ，Ω為微觀狀態數，在0K下，所有粒子被凍結在基態，此時微觀狀態數是確定為1的，故S=kBln1=0。我們從以下兩個角度來理解無法達到絕對零度的原因。
1)、
對1mol理想氣體，根據理想氣體狀態方程有P=RT/V，假設初始狀態為T1，V1，經過某個過程，降温至T2。
（不明覺厲，好像很厲害的推導）
當T2=0K時，氣體體積V2發散，説明對1mol理想氣體而言，只有在其體積無限大時才能實現絕對零度，而這是在有限手段下無法實現的（敲黑板，劃重點啦！）。
2、
某一狀態下的熵
，
若T趨於0K，熵對於一個確定的狀態是有限值，要使積分收斂，則體系的定壓熱容Csp趨於0（該現象已在實驗上觀察到），熱容趨於0意味着物體熱容對温度很敏感，很少的熱量就會使物體温度發生明顯變化，而在實驗中無法制造出一個百分之百完全絕熱的體系，因而在實驗上無法達到絕對零度。
By 懶懶的下午三點半
