正文 第7章 生活與科技(6)(3 / 3)

為什麼爆米花出爐時會發出“嘭”的巨響?

原來,爆米花爐被火加熱,爐內空氣受熱體積膨脹,但由於爐口密閉,所以空氣無法逃逸,這樣,爐內壓力越來越大,超過了爐外的大氣壓。當將爐口打開時,爐內壓力巨大的空氣迫不及待地從狹窄的爐口擠出來,發生振動,便會發出巨大的響聲。同時,壓力的急劇下降,原先在爐內受到巨大壓強的玉米粒沒有了壓力,便會急劇膨脹,個頭變大,成為鬆軟可口的爆米花。

蕩秋千與勢能

蕩秋千是一項人們非常喜愛的運動,特別是朝鮮族姑娘身著鮮豔的民族服裝,把秋千蕩到半空中,又飛速落下,就像上下翻飛的燕子,十分好看。

沒有掌握蕩秋千訣竅的人,即使秋千擺動了,由於不會做有用的動作,秋千的擺動幅度越來越小,很快就會停下來。

那麼,怎樣才能使秋千越蕩越高呢?

會蕩秋千的人,當站在秋千上開始擺動後,便會有規則地起立和下蹲。當秋千升高時,蕩秋千者從秋千上站起來,將重心提高,這樣,他便依靠自己的體力做了功,使秋千的勢能增加;而當秋千下降時,蕩秋千者從秋千上蹲下去,將重心降低,在蹲下去的過程裏,蕩秋千者給秋千提供了一部分能量,這些能量是由於他的重心下降所減少的勢能來提供的。按照這樣的規律不斷地對秋千提供能量,秋千便會越蕩越高。

金屬會“疲勞”

人工作時間長了,就會感到疲勞,就需要休息了,過分疲勞還會導致“過勞死”。可是你聽說過金屬工作時間長了,也會產生疲勞嗎?

的確如此,有時候,一艘船正在海洋中行駛,突然會斷成兩截;滿載乘客的飛機在天上飛翔,突然尾翼斷裂,釀成大禍:火車鐵軌、橋梁、機器部件有時也會突然斷裂。在這些事故中,有許多事故正是由於金屬疲勞造成的。

為什麼金屬也會疲勞呢?原來金屬雖然強度很高,但加在金屬結構與部件上的載荷通常較大,在這些部件上的載荷如果重複施加數千次到幾百萬次,材料內部的結構就會產生缺陷,載荷的作用大大降低了材料的有效強度,金屬便會出現“疲勞”,直至超過材料的抗拉伸、抗衝擊等能力,最後出現斷裂。例如,在沒有鉗子等工具的情況下,如果想截斷一根細鐵絲,你可以在要截斷的位置用手來回折拗幾次,就可以使細鐵絲斷開。這就是金屬材料在載荷作用下出現疲勞的一個例子。

金屬的疲勞包括“擦傷疲勞”、“高溫疲勞”、“低溫疲勞”、“噪聲疲勞”等等。在車船飛機、機器部件的用鉚釘、焊接接合的部位、斷麵有變化的部位等處,例如,飛機的機翼、車輪軸的軸肩、鐵軌間的接口板等,最易產生疲勞。

不僅金屬材料,而且橡膠、塑料、混凝土等材料也會發生疲勞,造成重大災難。要消除材料疲勞所帶來的危害,對容易發生材料疲勞的部件和結構必須按時檢修,及時更換老化的部件,同時研究開發抗疲勞能力更強的新材料。

“記憶”合金

為了實施月麵天線計劃,必須用航天飛機把直徑很大的拋物麵天線運到月球上,可是,怎樣才能使如此大的天線裝入內部非常狹小的航天飛機呢?美國宇航局使用了形狀記憶合金技術。

形狀記憶合金是一種具有獨特的形狀記憶功能的合金,這種合金材料在特定溫度條件下,其物理性質將會發生顯著的變化。先對該合金進行預變形,以後,當對預變形的形狀記憶合金加熱,使其溫度超過合金相變溫度時,形狀記憶合金材料就會恢複到變形前的形狀。

美國宇航局的科學家在室溫下用形狀記憶合金製成拋物麵狀的月麵天線,然後把它揉成直徑5厘米以下的小團,放入阿波羅11號的艙內發射到月球上,在月麵上經太陽光的照射加熱使它恢複到原來的拋物麵形狀。這樣就能用空間有限的航天飛機機艙運送體積龐大的天線了。

聲音的傳播

我們能聽到聲音,主要是耳朵接受了物體的振動。物體的振動在介質中傳播,最終傳入耳朵,使耳膜發生振動,然後傳遞到聽神經,人就聽到了聲音。

平日裏,我們說話時,聲音是在空氣中傳播的,但聲音也可以在固體中和液體中傳播。那麼,聲音在空氣中、在水中和在固體中傳播,哪個傳得更快呢?

經科學家測定,聲音在固體和液體中的傳播速度通常都比在氣體中快得多,在零度時,聲音在空氣中的傳播速度為332米/秒,在水中的傳播速度為1450米/秒,在海水中的傳播速度為1500米/秒,在鋼中的傳播速度為5050米/秒,而在地幔岩石中可達到8000米/秒以上。