舉高高靜止不動時為什麼還會感到累呢？| No.178_風聞
中科院物理所-中科院物理所官方账号-2019-10-25 14:07
原創：中科院物理所
親親抱抱舉高高
作為影視節目以及
日常生活中必不可少的一環
小編在吃飽喝足之餘
最終思考起了物理問題：
當我們舉着一個物體靜止時
手並沒有對物體做功
可我們為什麼還會感覺到累呢？
累了的話又該怎麼辦呢？
（珍愛生命*2，請勿模仿*N！）
1
Q
為什麼黑筆和紅筆的筆芯後面都有一小條黃色的東西？
by 代號NZZ
A
中性筆筆芯在我們生活中再常見不過了。不知道大家有沒有觀察過，中性筆筆芯的尾部都有一段與筆芯油墨截然不同的黃色或着白色的油狀物，這個是什麼呢？
這段油狀物就叫做隨動密封劑，主要成分一般是鋰基脂，它本身具有一定的粘稠度，而且也有很好的耐揮發性，主要的作用就是在筆管中油墨的末端保持良好的保濕密封，同時防止墨水倒流或者蒸發。
另外，隨着筆芯的使用，筆管裏的墨水量會逐漸減少，這時候在外界大氣壓的作用下，鋰基脂會往前移動，相當於往前壓油墨以保證書寫的順暢——這時它相當於要起到“液體活塞”的作用。
By Dannis
2
Q
燈泡為什麼呈梨形？
by 匿名
A
難道是因為愛迪生喜歡吃梨？（咳咳，嚴肅）呈梨形的燈泡一般是傳統的鎢絲燈泡，這種燈在工作時燈絲温度很高，金屬鎢會在高温下昇華，附着在燈泡內壁上，因此將燈泡做成梨形，並充入少量惰性氣體可以使昇華的鎢隨着氣體對流被捲到上方，附着在燈泡的頸部，便可保持玻璃透明，使燈泡亮度不受影響。而且由於早期玻璃是吹製成的，從工藝和使用性能上來説，這種形狀不僅易於吹制，也比較節省原材料。另外，梨形的表面有一定曲率，可以增加強度，承受較大的壓力。但是，聽我的，都聽我的，千萬不要因為燈泡長得像個梨就把它塞到嘴裏
。
By 懶懶的下午三點半
3
Q
為什麼空杯子或者花瓶放到耳邊會有聲音？
by 匿名
A
一句話概括，周圍的白噪音在共振腔中集中放大了某些頻率的聲音。而空杯子和耳朵之間形成了共振腔，外部的噪音通過共振腔在空氣作用下集中了某些頻率的聲音（頻率和共振腔的幾何外形相關），相當於外部的噪音是這些聲音的演奏者。因此如果我們可以將外部白噪音和共振腔完全隔絕，阻止空氣振動的傳播，那麼我們就聽不到上述的聲音了。嘗試下站在嘈雜的大街和待在下雪天的家中，將空杯子湊在耳朵邊，你就會發現後者聽到的聲音明顯小了。這種現象的原理其實和管絃樂器的發聲原理是一致的。
By Aaron Chen
4
Q
廁所裏感應沖水的原理是什麼？為啥有時候穿黑色衣服感應會遲鈍或者乾脆沒反應呢？
by 愛摸魚！豔陽天
A
廁所裏的感應沖水與水龍頭感應放水都是紅外線反射原理的應用。在廁所中我們會發現閃着微微紅光的小鐵盒，這就是紅外線發射器，紅外線波長介於微波與可見光之間（1mm~760nm），因此人眼是無法觀察到紅外線的，其實温度高於絕對零度的物體都會發出紅外線，為避免干擾，發射器所發出的紅外線是經過“調製”的，即帶有特定振盪頻率的脈衝信號，當有物體出現在感應器的有效感應區域時，紅外線便會發生反射，一部分調製過的紅外線被反射回傳感器內，被信號接收器接收後轉換成電信號並解調，而後電信號經過三極管放大後發送給脈衝電磁閥，電磁閥按照指令打開水龍頭放水。
感應沖水的完整過程關鍵在於紅外線在感應區域的有效反射，根據物質的顏色原理，物質所表現出的顏色是物質吸收了相當一部分可見光之後被人眼所觀察到的可見光，所以黑色的物質對可見光與可見光頻率附近的電磁波有良好的吸收作用，因此，當我們穿黑色衣服時，傳感器所發射的紅外線更可能被吸收而非反射，所以傳感器會感應遲鈍或者沒有反應。
By GUOmazing
5
Q
為什麼用黑枸杞泡的水有的是紫色的，有的是藍色的？
by Amy Potter
A
蹦個養生迪，啤酒配枸杞，佛系養生也不過如此了。用啤酒泡枸杞會不會又藍又紫不知道，不過用水泡黑枸杞藍藍紫紫的倒是很好看呢（喂！不是讓你來評論好不好看的，你倒是講一下好看的原理啊）。
言歸正傳，黑枸杞泡水之所以會出現不一樣的顏色與黑枸杞中的花青素有關。花青素(anthocyan)，又稱花色素，是自然界一類廣泛存在於植物中的水溶性天然色素，其呈現的顏色與溶液的pH有關，隨着溶液的pH值逐漸升高，花青素溶於水的顏色會由紅色變為紫色再變為藍色。日常生活中用於飲用的水一般呈弱酸性或弱鹼性，因此泡黑枸杞時會呈現紫色或藍色。黑枸杞雖好，可不要貪杯哦，養生boys和girls平時還是要好好注意身體健康的！
By 懶懶的下午三點半
6
Q
能用凸透鏡聚集月光將紙片點燃嗎？
by 匿名
A
凸透鏡有聚光的功能，使光能量會聚於焦點處，從而引燃物品。在日光比較強的時候我們用口徑2釐米，焦距10釐米左右的凸透鏡就能點燃普通紙張。而月亮對地球的輻射大約是太陽對地球輻射的40萬分之一， 那麼大家可能會想，做一個更大口徑的理想會聚系統來使月光達到和日光同樣的效果，大概也就是13米左右的口徑吧（看我的13米透鏡，允許你先跑12米）。但其實事情遠沒有這麼簡單，因為光學系統是存在衍射極限的，只能將光會聚為一個光斑而不是一個光點，光斑的半角寬度為
其中D為口徑大小，再計入一些由於系統尺寸增大帶來的其他影響，光斑大小約為的113mm，這樣一來，好不容易會聚起來的能量又分散到這麼大的面積上了，很難將紙片點燃。所以這種事情還是白天做，晚上就安安靜靜地賞賞月看看星星什麼的也很美好嘛。
By 懶懶的下午三點半
7
Q
託着一個物體保持靜止時，手沒有對物體做功，為什麼手還會感到累？
by E=mc2
A
當我們託着或舉着物體保持靜止時，我們沒有對外做功，但是我們自身為了保持這個動作需要消耗能量，於是便感到累了。這和肌肉的生理結構有關，我們的肌肉有2種運動模式：等長收縮和等張收縮。當我們把重物緩緩托起，肌肉做的是等張收縮，即肌肉張力保持不變。而託着物體保持靜止，肌肉做等長收縮，即肌肉長度保持不變。
看起來一整塊的肌肉，其實是由大量的肌原纖維組成的，肌原纖維分為粗肌絲（下圖紫色）和細肌絲（下圖綠色）兩種。
當粗、細肌絲相互滑動時，圖中這個小單元的長度縮短了，這便是肌肉收縮的原理。大量這樣的單元構成我們的肌肉，當我們保持不動時，肌肉中無數個這樣的單元之間分工合作，“你收縮我就放鬆，你放鬆我就收縮”，從而保持手託着物體不動。因此，拖着或舉着一個物體保持靜止時，我們的身體沒有對外做功，但是身體保持這個動作需要肌肉內大量這樣的小單元進行伸長與縮短，從而產生能量消耗，我們就覺得累了。
By 金魚J
