正文 第7章 生活與科技(6)(2 / 3)

雪球為什麼能夠越滾越大呢?它與做元宵的原理是一樣的嗎?有的同學可能見過做元宵的過程:把元宵粉用水淋成半濕,將含有一定水分的元宵餡芯子在元宵粉裏滾動,由於濕元宵粉的粘附力的作用,元宵就越滾越大。雪球能夠變大的原理與此是不是相同的,也要靠粘附力來結合雪粒呢?可是在嚴寒的冬天,雪片和雪球本身都並不潮濕呀。

原來,雪片的融化是靠著壓強的變化來實現的。我們常說的冰雪的融點是零度,這是在一個標準大氣壓的情況下發生的;如果增大壓強,冰雪的融點就會降低,這樣,在溫度比零度低很多時冰雪也可以融化。

當我們把雪片團成球時,加大了雪片之間的壓強,造成融點的降低,部分雪片融化成水,當所加的壓力消失後,水又重新結成冰,這樣,就把雪片連成雪球。當雪球在雪麵上滾動時,被壓著的部分融化,然後又結成冰,便和雪球粘附在一起。這樣,不斷地滾著、壓著、融化、結冰,循環往複,雪球便會越滾越大。

鋼筆中的物理原理

鋼筆曾經是世界上使用最廣的書寫工具,雖然現在使用圓珠筆的人超過了使用鋼筆的人,但仍然有不少人堅持使用鋼筆,他們認為鋼筆書寫比圓珠筆更流利;寫出的字也更好看。

小小的鋼筆實際上包含了許多物理原理。

首先,讓我們來分析灌墨水這個動作所包含的科學原理。灌墨水時,將鋼筆放入墨水瓶裏,用力一擠筆後端的儲墨水塑料管,管中空氣被擠出,變成真空狀態,瓶中墨水表麵上的大氣壓強就壓迫著墨水向上進入鋼筆塑料管。

其次,鋼筆能自動出墨水,是由於毛細作用造成的。我們來做一個小實驗:把一根內徑細如毛發的玻璃管插入盛有水的玻璃杯中,你會發現水很快地從細玻璃管中往上升,並且管子裏的液麵要比玻璃杯裏的水麵高許多。這個現象被稱作毛細現象。鋼筆就是應用毛細原理設計而成的。鋼筆依靠筆身上一係列毛細槽和筆尖上的細縫,把筆膽裏的墨水輸送到筆尖,書寫時筆尖碰到紙張,墨水就附在了紙上。

第三,不寫字時,鋼筆為什麼不會漏墨水呢?我們再做一個小實驗。在一個裝滿水的玻璃口上蓋上一張硬紙片,用手按住紙片,然後迅速將玻璃杯和紙片一起倒轉向下,輕輕鬆開按住紙片的手。這時,與你的想象相反,玻璃杯中的水並沒有流下來,硬紙片緊緊地吸在玻璃杯口上,並托住了滿滿的一杯水。這是由於大氣壓力作用的結果,是大氣壓力托住了硬紙片,因而水不會流下來。鋼筆裏墨水不會流出來的道理也是一樣的,因為筆膽外麵的大氣壓力比筆膽裏的壓力大,所以能把墨水抵住不致漏出來。

貝殼形狀的屋頂

提起舉辦2000年奧運會的澳大利亞悉尼市,人們馬上會想到它的標誌性建築——悉尼歌劇院。它是一座藍色海灣裏的有白色貝殼形狀屋頂的漂亮建築。為什麼悉尼歌劇院的屋頂要建成貝殼形狀呢?難道隻是為了美觀嗎?

讓我們來觀察一下貝殼。貝殼是海洋中的一些軟體動物身體的外殼,可以起到保護這些動物的盔甲的作用,它是一種凸的曲麵拱形薄殼結構。構成貝殼的石灰質成分,是一種脆性材料,用錘子輕輕一擊,便能將貝殼擊碎,但如果將重物壓在貝殼上麵,貝殼卻能抗擊很重的壓力而不碎裂。這說明,貝殼的拱形薄殼結構有良好的抗壓性能。

所以,悉尼歌劇院的貝殼形屋頂不僅是為了美觀,同時它還有非常好的抗壓性能。

水的附著力

夏天的一場雷雨把衣服淋得透濕,換衣服時,你會發現衣服變得非常難脫;襪子被水泡濕後,也很難從腳上脫下,這是為什麼呢?

這是因為,幹的衣服、襪子的附著力非常小,可以比較輕易地脫下來;衣服、襪子濕了以後,首先,水的張力使衣物繃緊,貼緊皮膚,另一方麵,水對皮膚有很強的附著力,就像膠水一樣緊緊地粘在皮膚上,這樣,衣物就不容易脫下來了。

剛洗完腳,腳未完全幹時,就會感到穿襪子較為困難,這也是因為腳上有一些細小的水分子,在腳與襪子之間產生較強的附著力。

我們可以用一個小實驗來說明這個問題:將兩個麵積相同的玻璃片放入水中,對齊貼緊,從水裏拿出來,這時,想把兩片玻璃分開就需要花很大的力氣。這個實驗向我們展示了水的附著力的存在。

爆米花的物理原理

在美式爆米花進入中國前,我們所吃的爆米花是怎樣爆出來的呢?現在在某些中小城市中還可以看到這種爆米花爐的存在。做爆米花的小販所用的爐子是一個橢圓形的黑色鐵爐子,爐子的一頭有一開口,將適量的玉米粒或大米放進爐裏,將爐蓋密閉,在爐下用火加熱。爐蓋上有一個氣壓表反映爐內氣壓的變化。當爐內氣壓達到一定程度時,小販將爐子放入一個大袋子裏,打開爐蓋,隻聽“嘭”的一聲巨響,身體膨脹了許多的爆米花便做成了。