一張紙真的沒法對摺超過7次嗎?| 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2020-06-19 15:12
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來源 | 《萬物》等
編輯 | Mirror
一張紙真的沒法對摺超過7次嗎?
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隨便拿起身邊的一張紙,試着對摺,再對摺,你最後能折幾次?相信大家折6次就差不多了,或許勉強能到7次。這也是網上廣為流傳的説法——一張紙最多隻能折7次。
對於日常用紙,比如A4紙、報紙,的確很難打破“7次極限”。這個數字是可以通過計算得到的。對於一張厚度t,寬度為w的紙,對摺n次之後的厚度為2nt,橫豎交替對摺得到的寬度是(1/2)n/2w(n為奇數時,寬度中的n取n+1)。折到紙的厚度等於寬度,即 2nt = (1/2)n/2w 時,紙從平面變成了方塊沒法再折,也就到了摺紙次數的極限。
一張A4紙的厚度約0.1mm,寬度210mm,代入公式,可以得到n≈7,此時A4紙的厚度為12.8mm,寬度為13.1mm。報紙要比A4紙薄,厚度在0.06mm左右,寬度390mm,由此得到的極限n≈8。這兩個數值都與實際操作相符,以普通人的力氣把A4紙折6次或把報紙折7次都沒問題。
雖然理論上A4紙能折7次,報紙能折8次,但一位哈工大教授曾計算過,將A4紙第7次對摺需要約980N的力量,相當於100kg物體的重力,而將報紙折到第8次,更是需要2320N的力量,人力是不可能完成的。
不過,上面的計算公式,讓我們看到了突破7的希望——如果紙張足夠薄、足夠長,n值還有很大的提升空間。捲紙就是個不錯的選擇,對於捲紙我們只能同方向對摺,所以折n次之後的寬度變為(1/2)nw,由2nt =(1/2)nw,可推出 n = 0.72 ln (w/t)。
麻省理工學院(MIT)的學生們就是這麼玩的,他們用一卷厚0.1mm,長4318米的超長卷紙(普通捲紙只有30多米),成功對摺了13次,同樣與理論值相符(拓展視頻戳鏈接)。
麻麻:家裏的廁紙哪去了
我:為物理數學獻身了
血液是紅的,為什麼皮膚血管
看起來卻是青的?
我們的皮膚之下,如河網般分佈着許多血管,那些浮於皮膚淺層的是被我們稱為“青筋”的靜脈血管。雖然缺氧的靜脈血沒有動脈血那麼鮮紅,但也是暗紅色的,血管壁又是半透明的,透過皮膚看怎麼就變青了?
剖開皮膚後,血管確實是紅色的,它在皮膚下呈現的青色只是皮膚組織、血管、血液以及人眼和光線共同作用的效果。
當綜合了各色光線的白光照在我們的皮膚上時,皮膚會散射掉大部分紅光。剩下的光線繼續穿透皮膚,但由於藍光的穿透能力不及紅光,它們大多停留在淺層,一部分被血液吸收,另一部分則反射到我們眼中。
雖然紅色血液對紅光的反射率比藍光更高,但是紅光在皮膚組織的散射中已經損兵折將。而且靜脈血比動脈血對紅光的吸收能力更強,在同一深度下,靜脈血管會比動脈血管看起來更藍。
血管的粗細也會影響它顯現的顏色,在一定深度下,越粗會顯得越藍。在皮膚非常薄透的區域,皮膚組織對紅光的散射減弱,一些很細的靜脈血管也會呈現出紅色,比如兔耳的靜脈血管。
還有一種理論認為,血管本身就是紅色的,只是由於它周圍的皮膚更紅,大腦為了便於區分把它“處理”成了青色。
喝水憋氣為什麼能止嗝?
吃得太飽或太快時,打嗝總會來個突襲。生活常識告訴我們要大口喝水,或者憋氣,雖然不能百分百奏效,但很多時候確實有用。其中的原理是什麼呢?
在我們的胸腔和腹腔之間有一塊調控呼吸的肌肉,叫做膈肌。打嗝就是膈肌的痙攣引起的,大量空氣隨着膈肌的收縮進入氣管,導致聲門突然關閉,發出響亮的“嗝”聲。
膈肌位於胸腔和腹腔之間
這種生理現象意義不明,也沒有完全有效的止嗝方式,正常情況下是會自行消失的。
喝水、憋氣等民間方法背後的原理可以分為兩種:刺激胃部的迷走神經;或提高血液中的二氧化碳含量。
有研究者認為喝水能夠刺激胃部的迷走神經,這條神經參與了打嗝的反射弧,刺激一下它可以幫助身體協調呼吸和吞嚥,讓膈肌放鬆下來。拉舌頭、輕壓眼球都屬於刺激迷走神經,以中斷打嗝反射弧的方法。
憋氣的原理則屬於第二種,暫時屏住呼吸,二氧化碳會在體內積累,讓身體去處理更重要的二氧化碳濃度升高問題,從而將你從打嗝中解放出來。
通常來説,只要打嗝不是太嚴重,讓大腦轉移注意力投入到其他事情上,不一會兒你就發現打嗝症狀消失了。如果打嗝過於頻繁或持續時間太長,還是得及時就醫。
冰的密度比水小,
為什麼傳播聲音的速度比水快?
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物理課上都學過,聲音在不同介質中的傳播速度:固體>液體>氣體,這似乎恰好對應從大到小的介質密度。然而,冰的密度明明比水小,但聲波在冰中的傳播速度卻是在水中的3倍。可見聲速與介質密度的關係並非那麼簡單。
聲音和水波一樣是機械波,本質上是由物體的振動產生的,聲波的傳播則是微觀粒子之間在傳遞這種振動——一個粒子撞向另一個粒子,就如同多米諾骨牌一個接一個地傳開。如此看來,難道不是粒子之間捱得越近,振動傳遞越快嗎?
這麼想,你就忽略了粒子間的作用力,比如分子間的範德華力。如果把粒子比作小球,粒子間的作用力就好比彈簧,連接在各個小球之間。
現在讓我們像玩彈珠一樣彈開小球,小球通過彈簧傳遞振動,彈簧彈開越快,聲波傳遞也越快。這裏“彈簧彈開的快慢”對應的就是物體的彈性模量大小。舉例來説,鎳和銅的密度相近,但鎳的彈性模量大於銅,所以它對應的聲速也更快。一般而言,固體的彈性模量大於液體大於氣體。
另一方面,球的質量越大,慣性越大,越難被推動,聲波傳遞也越慢。球的質量對應的就是構成物體的基本粒子質量,它與物體密度緊密相關。這就不難理解為什麼聲波在氫氣中的傳播速度比空氣中的要快了。
儘管固體、液體比氣體的密度大得多,但它們之間的彈性模量差異更大,足以蓋過密度的影響。