生活中的物理

生活中的物理第1頁，共16頁，2023年，2月20日，星期六生活中處處都有物理：今天，我就談?wù)勆钪械奈锢戆?。我之所以可以站在這，是因為有重力；大家現(xiàn)在可以聽到我的聲音，是因為聲音可以在空氣中傳播；大家看到這世界是五顏六色的，是因為光的波長各不相同……第2頁，共16頁，2023年，2月20日，星期六

一怎樣使服裝挺括要使服裝穿起來挺括，洗刷以后，往往需要用熨斗燙一燙。但是，熨燙衣服也有訣竅；要先在衣服上噴一些水，甚至還要襯上一層濕布，然后才能熨燙。如果把一件干衣服拿來就燙，不僅不能把褶皺燙平整，而且還容易把衣服烤焦。當(dāng)衣服噴上一些水以后，它的纖維很快被水潤濕。這時把溫度合適的熨斗放在上面一燙，滲入纖維中的水分便受熱氣化。我們知道，物質(zhì)從液態(tài)變成氣態(tài)，要從周圍吸收大量的熱，而且體積在一瞬間增大許多倍。由于熨斗壓在上面，體積膨脹的水蒸氣跑不出來，只能使勁地往纖維的空隙里鉆，這樣一來，正好把纖維擠得筆直、平整。第3頁，共16頁，2023年，2月20日，星期六

二大雪后為什么很寂靜

在冬天，一場大雪過后，人們會感到外面萬籟俱靜。這是怎么回事?難道是人為的活動減少了嗎?那么，為什么在雪被人踩過后，大自然又恢復(fù)了以前的喧囂？原來，剛下過的雪是新鮮蓬松的。它的表面層有許多小氣孔。當(dāng)外界的聲波傳入這些小氣孔時便要發(fā)生反射。由于氣孔往往是內(nèi)部大而口徑小。所以，僅有少部分波的能量能通過出口反射回來，而大部分的能則被吸收掉了。從而導(dǎo)致自然界聲音的大部分能均被這個表面層吸收，故出現(xiàn)了萬籟俱寂的場面。而雪被人踩過后，情況就大不相同了。原本新鮮蓬松的雪就會被壓實(shí)，從而減小了對聲波能量的吸收。所以，自然界便又恢復(fù)了往日的喧囂。

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三視網(wǎng)膜前面的血細(xì)胞引起的幻覺當(dāng)你凝視一種平淡的背景──明凈的天空、無門窗的墻壁時，在你的視野里會有些很小的圓圈和較大的毛發(fā)一樣的東西游移著。為了弄清這很小的圓圈和毛發(fā)一樣的東西究竟是什么，你也許盯住其中某一小圈或一條毛發(fā)一樣的東西看，可它卻很快飄移了。這很小的圓圈和毛發(fā)狀的東西是什么？為什么沒等到看清楚就又飄走了呢？視野里出現(xiàn)的很小的圓圈和毛發(fā)一樣的東西，我們稱它們?yōu)椤坝我莆铩?，游移物上為什么還上引號呢？因為這實(shí)際上是不存在的，是一種視覺假象。這視覺又是如何產(chǎn)生的呢？第5頁，共16頁，2023年，2月20日，星期六

“游移物”是由從視網(wǎng)膜上漏出的紅血球形成的，在視網(wǎng)膜中的紅血球并不呈球狀，但是它一旦從視網(wǎng)膜中漏出，就膨脹成球形，而且失去紅蛋白因而不再是紅色的了。這此球形物的中央凹區(qū)前面的液體里或個別地或是成串地四處游動，個別紅血球成為小圈形游移物，而成串的紅血球則形成毛發(fā)一樣的東西。光線在射向視網(wǎng)膜光感受器的途徑中通過紅血球，由于每一膨脹的紅血球直徑約為8微米，光經(jīng)過紅血球時就要發(fā)生衍射現(xiàn)象。如果光線通過單獨(dú)的一個紅血球，在視網(wǎng)膜上的衍射圖案就由同心的明暗相間的環(huán)紋構(gòu)成；如果幾個血球連在一起，則衍射圖案就變成長形。

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可見，很小的圓圈或毛發(fā)一樣的“游移物”，在視野里根本就不存在，而是光線經(jīng)過紅血球時在視網(wǎng)膜所形成的衍射圖案。血球造成的衍射圖案大小，與血球離開視網(wǎng)膜的距離有關(guān)。距離遠(yuǎn)的圖案大且較模糊，因此看不清楚。距離近的，衍射圖案小但比較清楚。當(dāng)然，如果有幾個血球都接按時完成中央凹區(qū)處，則每一個血球的衍射圖案部分重迭，因而也難分清。第7頁，共16頁，2023年，2月20日，星期六

四沙雕藝術(shù)中的物理學(xué)是什么力量使沙壘能保持不散呢?濕沙含有一定量的水.水一般是作為潤滑劑使用的,它怎么又能增加沙子的黏性呢?

有人認(rèn)為,沙壘是由于沙中水的表面張力而結(jié)合在一起的.水分子具有一個永恒的電偶極,被稱為極性分子.這些電偶極相互吸引.在水與空氣的表面上,相鄰水分子的相互吸引使得水面實(shí)際上處于緊張狀態(tài).相互吸引產(chǎn)生的合力,使水面彎曲.第8頁，共16頁，2023年，2月20日，星期六在沙壘表面,這個合力是有助于沙壘的穩(wěn)固的.然而在沒有空氣界面的沙壘內(nèi)部,沙同樣穩(wěn)固.雖然內(nèi)部的水分子通過其電偶極的電場互相吸引,但這種引力很弱,它無助于沙的穩(wěn)固,不足以阻止它的流動.因此,這種解說是不能令人滿意的。那么沙子在潮濕時黏結(jié)的力究竟是怎么產(chǎn)生的呢?一顆濕的沙粒表面存在正負(fù)兩種離子.通常這兩種離子成對組合,其中一人比另一個離沙粒表面稍微遠(yuǎn)些.究竟哪個離子在外,這在沙粒表面上是處處各異的.兩種取向的離子在沙粒周圍的空間產(chǎn)生了一個電場.

第9頁，共16頁，2023年，2月20日，星期六正是沙粒周圍的電場,重新安排了水中氫原子的平均距離.從而使水的流動性減小了.由于水的粘度增加,阻礙了沙粒間的相對滑動,沙就穩(wěn)固了.水的穩(wěn)定趨勢,隨著離開沙粒表面的距離增加而減弱.當(dāng)沙粒間的水量過大使?jié)裆沉鲃訒r,它就不能用來構(gòu)筑沙壘了.盡管沙粒周圍相對帶負(fù)電的水,仍然吸引著離沙粒較遠(yuǎn)的相對帶正電的水,但是水把沙粒分離得太遠(yuǎn)了.這種粘度較小的水流動著,它不能阻止沙粒及周圍相對帶電的水相互滑移.因此,含水過多的沙是筑不起沙壘的.第10頁，共16頁，2023年，2月20日，星期六負(fù)離子中,負(fù)電荷比正電荷多,其帶負(fù)電的電子云朝著鄰近正離子方向,稍稍偏離它的帶正電的原子核.這樣,形成電偶極.它在沙粒表面以外形成一個較弱的電場.而表面的正離子缺少負(fù)電荷,且它的電荷并不像負(fù)離子那樣發(fā)生分離.因此,它的電場,是一個點(diǎn)電荷產(chǎn)生的電場,這個電場比電偶極所產(chǎn)生的電場要強(qiáng).由此可見,一個沙粒周圍的電場主要是由于沙粒表面的正離子產(chǎn)生的.沙粒周圍的電場,改變了離沙粒表面較遠(yuǎn)的水分子中的氫核的平均距離.臨近表面的水層相對地具有負(fù)電性;而遠(yuǎn)離表面的水層相對具有正電性.從負(fù)電性到正電性的變遷是漸進(jìn)的.這一現(xiàn)象,稱為電的雙層擴(kuò)散.第11頁，共16頁，2023年，2月20日，星期六五為什么1980年遲了一秒鐘英國倫敦格林威治皇家天文臺曾于1979年12月27日宣布：1980年將遲到一秒鐘。為什么1979年的最后一分持續(xù)六十一秒呢？

第12頁，共16頁，2023年，2月20日，星期六這是由于地球自轉(zhuǎn)速度發(fā)生了小小的變化所的。引起地球自轉(zhuǎn)速度變化的原因是很多的。當(dāng)?shù)厍蛭镔|(zhì)在重力作用下向地球內(nèi)部集中時，地球的轉(zhuǎn)動慣量減小。根據(jù)動量矩守恒定律，地球自轉(zhuǎn)加速，此時在重力控制下的離心力之水平分力推動下的地殼運(yùn)動發(fā)生了。由于地殼巖層水平扭錯而產(chǎn)生摩擦，地球深部巖漿活動以至噴出，這又導(dǎo)致了地球轉(zhuǎn)動慣量加大，加上日月潮汐等天體作用的影響，地球自轉(zhuǎn)速度又逐漸慢下來。隨之，因重力的作用的結(jié)果，密度較大的物質(zhì)又逐漸向地球內(nèi)部集中，使地球質(zhì)量又趨于集中，則又孕育著新的更復(fù)雜的運(yùn)動。這樣，地球自轉(zhuǎn)速度就發(fā)生了變化。第13頁，共16頁，2023年，2月20日，星期六有人發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)代生長的珊瑚，每年留下365條生長線，然而在中泥盆紀(jì)時代（距今約三億五千萬年）的某種珊瑚，則顯示出一年內(nèi)有385～410條生長線。也就是說，在那個時代，一年有385～410天；而在晚石炭紀(jì)時代（距今約三億年），卻顯示有380～390條生長線，也就是說那時一年有380～390天，如果地球繞太陽的軌道不變，它公轉(zhuǎn)一周的時間則不可能有變化；那么，顯然在過去那些年代，地球自轉(zhuǎn)速度比現(xiàn)在快多了。如此看來，1980年遲到一秒鐘是不足為奇了。第14頁，共16頁，2023年，2月20日，星期六