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知识点:毛细现象、毛细槽、大气压力
为什么不倒翁不会倒
大家都有这样的经验:平放的砖头很稳定,把砖头竖立起来就容易翻倒;瓶子里装了半瓶水稳定,空瓶子或是装满水的瓶子就比较容易翻倒。从上面两个事例来看,要使一个物体稳定,不易翻倒,需要满足两个条件:第一,它的底面积要大;第二,它的重心要低。物体的重心可以认为是所受重力的合力作用点。
对任何物体为说,如果它的底面积越大,重心越低,它就越稳定,越不容易翻倒。例如:塔形建筑物总是下面大上面尖;装运货物时,总是把重的东西放在下面,轻的东西放在上面。
了解了这些知识,我们再来看看不倒翁。不倒翁的整个身体都很轻,只是在它的底部有一块较重的铅块或铁块,因此它的重心很低;另一方面,不倒翁的底面大而圆滑,容易摆动。当不倒翁向一边倾斜时,由于支点(不倒翁和桌面的接触点)发生变动,重心和支点就不在同一条铅垂线上,这时候,不倒翁在重力的作用下会绕支点摆动,直到恢复正常的的位置。不倒翁倾斜的程度越大,重心离开支点的水平距离就越大,重力产生的摆动效果也越大,使它恢复到原位的趋势也就越显著,所以不倒翁是永远推不倒的。
像不倒翁这样,原来静止的物体在受到微小扰动后能自动恢复原位的平衡状态,在物理学上叫做稳定平衡。而像乒乓球、足球、篮球等球状物体,在受到外力后,可以在任何位置继续保持平衡,这种状态称为随遇平衡。处于随遇平衡的物体,重心和支点始终在同一条铅垂线上,而且重心的高度保持不变。横放在桌上的铅笔,就是一种随遇平衡,不管它滚到哪儿,重心的高度是不变的。
知识点:底面积、重心、稳定、平衡
为什么在泥地上骑自行车很费力
在软软的泥地上骑自行车时,自行车的两个轮胎就像是漏了气似的,蹬起来特别吃力。这是什么缘故呢?
想想看,你在雪地里或是在泥沼地里走路时,不是也感到很难起步吗?这是因为脚踏在雪地里或泥沼地里的时候,人的体重就压在脚底那么大的一块面积上,这时候,脚对地面产生了一个较大的压强。因为雪或泥沼地的弹性系数和弹性限度都非常小,也就是说,在不太大的压强的作用下,就会发生较大的形变,而且不能自己恢复原来形状,所以脚就陷进了软软的雪或泥里了。这样,当你再想起步时,就不得不把脚抬得比平时走路时高,因此就感到比较吃力。
在泥地里骑自行车也是这样,由于车轮对地的压强,使泥地被压出的一条深沟。这样,车要前进,首先必须要把自行车的轮子从沟里抬起来。而且泥地越软,车轮陷得越深,深沟对车轮前进的阻碍越大,使自行车前进所需要的推力也越大。所有这些因素都要求人对自行车的踏脚施加更大的作用力。因此,在泥地上骑自行车特别费力。
知识点:压强、弹性系数、形变、阻碍
为什么湿的手套和袜子不容易脱下来
每个人都有这样的经验:手套和袜子湿了以后就不容易脱下来。这是什么缘故呢?
手套和袜子在干的时候,织物本身比较松,同时它们对手和脚的附着力也很小,所以我们可以很方便地把它们脱下来。可是,手套和袜子湿了以后,由于水的表面张力使织物绷紧了,同时,水对手套、袜子和手、脚又都有一定的附着力,就像胶水似的把它们“粘”起来,所以就不容易脱下来。
刚洗过的脚不容易穿上袜子,也是这个道理。因为刚洗过的脚,皮肤上还附着很多不易觉察的小水珠,它会“抓”住袜子,不让袜子穿上去。
知识点:附着力、表面张力
为什么风筝能飞上蓝天
在风和日丽的时候,许多人都喜欢到郊外或公园去放风筝。当五彩缤纷、造型各异的风筝在蓝天上翱翔,人与大自然融为一体时,对放风筝和看风筝的人来说,都是一种美的享受。
那么,风筝为什么能飞上蓝天呢?如果你留心观察就会发现,风筝总是迎风而飞,而且风筝的“身体”总是斜向下的,这就是风筝能飞上天的关键。首先,风筝总是迎着风飞,风吹在风筝上,就会对风筝产生一个压力,而且这个压力垂直于风筝的面。因为风筝的面是斜向下,所以迎面吹来的风对它的压力是斜向上的。风筝的重量很轻,空气的这种向上的压力足以把风筝送上蓝天。在风很小的时候,放风筝的人常常牵着风筝线迎风奔跑,或站在原地不断地拉动风筝线,利用勒线来调整风筝面向下倾斜的角度,这都是为了增大空气对风筝的向上压力,使风筝飞得更高。
风筝有大有小,形状也是各种各样的,它的下边往往还加了一些纸条或穗做成的尾巴。从物理学角度来说,这是为了使风筝的重心向下移,可以提高风筝的平衡性能,使它飞得更加平稳些。
知识点:迎风、斜向、压力、重心、平衡
为什么自来水管有时会发出隆隆响声
当你用完自来水,突然关上水龙头,有时会听到水管里发出隆隆的响声,这响声究竟是怎么一回事呢?
我们知道,自来水是在自来水厂经加压(或水塔)送入到各家各户的。由于水很难被压缩,经加压后的水在水管里流动具有很大的冲击力,水压越大,冲击力也越大。当你突然将水龙头关闭,正在流动的水流就会因撞上水龙头里的阀门,而受到阀门的反作用力,使水流向回流动,同时在阀门附近产生局部真空区域,因该区域压强远小于水管里的压强,水又流了回来,这样,水流在水管里来回冲击。如果冲击得猛烈,水管本身又没能很牢固地固定在墙上,就会使水管发生振动,发出隆隆的响声。水压越是高的区域,发生此类情形的可能性就越大。
为了避免水管产生振动和响声,在安装水管时,一定要将水管牢牢地固定在墙上。如果你在使用自来水时,遇到了这种情况,可将自来水龙头重新拧开,然后再慢慢地将水龙头关紧。
知识点:自来水、振动、水压
为什么小溪会潺潺地响
小朋友都喜欢吹气球,气球吹得太大了,它会“叭”的一声破掉。为什么气球吹破的时候会“叭”的一声响呢?原来,声音是由物体的振动引起的。当气球里的气体装得太多了,压力很大,它们就要冲破这层橡皮薄膜喷出来,这时气体发生了强烈的振动,就发出了“叭”的一声。
小溪为什么老潺潺地响?这个问题似乎跟我们吹气球没有什么关系,仔细一分析,道理却是一样的。因为小溪的水从高处往下流时,会将一部分空气裹在水里,在水里形成了许多小气泡,小气泡破裂时就发出响声。同时,小溪里的水冲到石块或凹凸不平的地方,也会引起空气的振动,空气振动就会发出声响来。在山石陡峭的峡谷里,这种潺潺的水声还会在山谷回荡,不绝于耳呢。
知识点:声音、振动、流水、气泡
为什么笛子能吹奏乐曲
口琴、小提琴、钢琴等乐器,能奏出各种乐曲,我们不感到奇怪,因为口琴里有簧片,小提琴有琴弦,钢琴里有粗细不同的钢丝,正是簧片、琴弦、钢丝等物体的振动,产生了各种声音,奏出了好听的乐曲。
一根竹管做的笛子,里面什么东西也没有,仅在竹管上开了几个洞,怎么也能吹出乐曲来呢?
声音是由物体振动引起的。簧片、琴弦或钢丝振动了能发出声音,同样的道理,液体和气体发生激烈振动时,也会发出声音。
笛子里面虽然是空空的,可是它里面着一条看不见的空气柱,当它受到外力激扰的时候,就会按一定的频率振动而发出声音。空气柱越长,频率就越低,发出声音的音调就低;空气柱越短,频率就越高,发出声音的音调也就越高。当你把嘴唇放在吹口上,吹出一条又扁又窄的气流去激扰笛子里面的空气柱,笛子就发出声音了。如果将六个按孔统统按住,笛子里面就形成一条最长的空气柱,发出的声音音调最低;如果你依次将离吹口由远及近的按孔放开,空气柱就一次比一次短,发出的声音也就一声比一声高。吹奏笛子的人就是根据乐曲的需要,放开或按住不同的按孔,使空气柱忽长忽短,吹奏出好听的乐曲。
演奏者还可以用“超吹”的吹奏法,即增加吹压,可以吹出比原音高八度的声音。例如,吹do音,指法不变,运用超吹的吹奏法,可以吹出高音的do。所以,笛子虽然只有六个按孔,但是在技艺高超的演奏者手里,却可以吹奏出各种美妙动听的乐曲来!
知识点:振动、乐曲、空气、音调
夏天为什么自行车容易爆胎
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