為什麼我們能抱起100斤的人,卻抬不動80斤的水?| 趣問萬物_風聞
把科学带回家-把科学带回家官方账号-专注于孩子的科普教育2020-04-29 15:30
【本文由公眾號“把科學帶回家”提供,ID:steamforkids】
來源 | 《萬物》等
編輯 | Mirror
為什麼我們能抱起100斤的人,
卻抬不動80斤的水?
相信對大多數男生來説,抱起一個妹子可以説是輕(le)而(yi)易(zhi)舉(ji),但要是換成兩大桶飲用水,恐怕就吃不消了。
所以是妹子比兩桶水輕嗎?
一個平均體型的女生,體重100斤很正常,而常規桶裝飲用水的重量大約在40斤,兩桶就是80斤,這麼一算,一個妹子實際上比兩桶水更重。
難道是仙女們強化了男生的力量值?
你把妹子換成等體重的漢子結果也是一樣的,就是堅持的時間肯定差很多。他們的共同之處就在於——二者都是有自由行動力的活人。
只要你是在對方接受的情況下將其抱起,他自然會配合你的施力點,自動調整姿勢,增大受力面積,讓重量合理分散,比如雙手繞sshihi住你的脖子,彎曲膝蓋,控制腿不亂晃,這樣重心就能始終維持在一個相對穩定的位置,讓你更好掌控。
但對於沒有意識的身體或相同質量的物品,你就只能自己想辦法把控了,這時候還能輕鬆抬起,那才是真的壯士。
為什麼手機不插卡
也能撥打緊急電話?
圖源:pixabay
當我們按下通話按鈕,手機會發射出無線電信號,附近的基站接收到信號後,還需要互對“暗號”,只有手機用户信息與運營商那裏的信息相匹配,並且沒有欠費,才能接入通訊網絡,撥通電話。
而手機用户信息正是儲存在小小的SIM****卡(Subscriber Identity Module,用户身份識別卡)中,它不僅保存着你的通訊錄,還有加密的用户認證信息,相當於你在手機裏的身份證,離開了它,運營商就認不出你這個客户,也沒法為你接通電話服務(要收錢的嘛)——除了緊急電話。
無論插沒插SIM卡,只要有電,手機總會保留着緊急電話功能。説好的需要對暗號呢?都緊急了,還對什麼暗號,直接快速通道啊!運營商都會對緊急電話設置更高的優先級,讓它可以跳過認證過程,直接接入網絡。
值得注意的是,撥打緊急電話也必須連入通信網絡,通俗點説,就是要有信號,因此在完全沒有網絡覆蓋的荒郊野嶺,你還是打不了緊急電話。
如果只是你所使用的運營商在這片區域沒有網絡覆蓋,或網絡信號太差,緊急電話也會為你自動連入其他運營商在此處覆蓋的網絡,這就多虧了全球移動通信系統(GSM),讓各個運營商提供的網絡在基於協定的某些情況下可以互相開放。
如果你要去的地方有長時間完全失去信號的風險,最好準備個衞星電話或跟小夥伴使用對講機。
跳水運動員是怎麼壓水花的?
圖源:pixabay
同樣是落水,我們跳下去是狼狽地水花四濺,但跳水運動員卻能無比優雅,連水花都開得很温柔。
“教練,我想學這個!”
那這份頂尖跳水運動員的“秘籍”請收好。
當物體撞擊液麪時,液體的物理性質和物體的狀態都會影響水花的最終形態。對於跳水運動員而言,泳池液體都是普通的水,想“點水成醬”是做不到的,那麼能改變的就只有運動員本身的狀態。
運動員接觸液麪那一刻的速度和姿勢尤為關鍵。速度越大,傳遞給液麪的動能越大,水花也會飛濺地越厲害。然而,跳台的高度是一定的,運動員最後到達水面的速度都差不多。所以影響最大的還是運動員入水瞬間的姿勢。
即將到達液麪時,跳水運動員總是會把雙臂向前併攏,繃直身體,豎直地落入水中。過去,人們以為把手掌合攏垂直於水面,讓整個身體呈流線型的姿勢最能減輕水花,但後來研究者們用實驗證明了,雙掌平行於水面的效果反而更好。
在一組計算機模擬實驗中,研究者用楔形物體和方形物體模擬手掌合攏和平行水面的兩種狀態。結果楔形物體濺起的水花向着阻力較小的兩側斜面升騰,而在方形物體的撞擊下,周圍水流更多的是橫向運動,濺起的幅度要小許多。
楔形物體和方形物體入水時對液體施力情況分析 | 圖源:QIAN, J., ZHANG, S. and JIN, H. (2010)
另一個研究團隊則是用真人進行實驗,他們分析了不同手勢(如下圖)下水花飛濺的情況。最終結果也表明第4種雙掌平行於水面的手勢得分是最高的。並且,落水之後,運動員還會繼續在水中翻轉**,把原本集中的氣泡驅散**,以消除大水花。
測試4種入水手勢,最後一種水花飛濺程度最小 | 圖源:V.Yu. Karpov et al ,2018
這兩點技巧也是頂尖跳水運動員們分享的經驗之談。秘籍得到了,運動員的身手哪裏領?
宇航員在太空中怎麼區分上下?
圖源:pixabay
在日常生活中,上下左右,東南西北都有非常明確的指向,但這一切都是以地面為參考系。一旦脱離地球來到太空,失重的狀態會讓我們喪失方位感。儘管如此,在太空中我們依然可以定義上下。
想一想我們平常是怎麼區分上下的——朝天是上,向地為下,從樹上掉落的蘋果總會向下砸到地上,或者砸到牛頓頭上(此劇情可能並非史實)讓他發現萬有引力定律——“任何物體之間都有相互吸引力,這個力的大小與各個物體的質量成正比例,而與它們之間的距離的平方成反比。”
我們對地球的引力對它可以忽略不計,地球對我們的引力則把我們的雙腳“鎖定”在了地面上,讓我們有了上下之分。所謂的上和下,本****質上就是背離地心引力和順着地心引力的兩個方向。
引力在太空中同樣無處不在,各種天體都會對宇航員產生引力,只是有遠近大小之分。如果一個宇航員在靠近月球的位置,受到月球的引力作用最大,他的下就指向月球質心,上則是相反方向。
如果宇航員沒有靠近任何天體,而是懸浮在太空中,還是可以將對他引力作用最大的方向定義為下方,這個作用力來源要麼是足夠近的天體,要麼是質量足夠大的天體,比如太陽。即使飛出太陽系,這種定義方式也同樣適用。
但在實際太空任務中,如果引力沒有大到能讓宇航員感受到足夠的牽引力,還是以周圍參照物的位置來定義上下左右更為便利。