宏泰自然科學中心 - 宏泰物理 - 生活的物理

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Q:
空難中飛機爆炸的力量有多大?
從華航空難中,罹難者屍體殘缺不全來看,其爆炸的威力相當巨大,可以用能量觀點來算出它的爆炸威力嗎?
解答
A:
要由能量的觀點來分析這個問題,飛機在空中具有位能,但在著地的 一剎那會將位能完全轉換為動能,這個動能就是飛機撞及地面的的威力,然後當撞擊地面後,所引起的爆炸是飛機的燃油所造成的,燃料具有的化學能有理論值,所以動能加化學能所有的能量要大家一起來吸收,包括人、車、飛機本身、地面、房子、小 鳥、以及燃燒的熱量、等等,事實上我想有一個很基本的理論大家都知道,能量要由最容易的路徑來消散,所以飛機炸了人當然也活不了。

  簡單的計算一下:

由衝量=動量(m代表物體質量、v代表速度)
得知 Fdt = mv
設 dt=0.1 sec 得 F = 10 mv
如果飛機的速度是 360 km/hr,即每秒 100 m/sec 則 F = 1000m 所以 一個60kg 的人,他所承受的力 F = 60000 牛頓

  以上只是計算飛機撞擊地面的衝力,爆炸力未計。

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Q:
汽車擾流板的功能?

常常看道路上有些車子改的超殺的,從排氣管、大包、加大輪框、薄胎,甚至連後面的擾流板都裝上去了,雖然大部分的人是裝飾用的,但是你們知道擾流板真正的功能是做什麼的嗎?

解答
A:
汽車的擾流板是強制汽車後方氣流分離,以破壞升力的產生, 避免在高速時因升力過大造成抓地力不足而難以操控。 有些高級跑車,在車頭裝導流板,車後裝擾流板。

至於飛機上的擾流板,主要目的是降落用來增加飛機前進的阻力 當然效果有限,所以要配合煞車,不過這擾流板所提供的煞車也不無小補。

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Q:
為甚麼黑板也會反光?為甚麼我們很難看到反光黑板上的文字?
有的時候上課上到一半會發現黑板上的字看不清楚,有些地方會反光,有色筆的顏色會看不清楚,想想看是什麼原因呢?
解答
A:

解答說明:黑板會反光並不是因為塗料不夠「黑」。縱使黑色的東西會吸收大部份照射在它上面的光,總會有小部份的光被反射。尤其是造得十分平滑的黑板,那大而光滑的表面會將大量光線反射於同一方向。雖然黑板上白色的字會反射較多的光線,但粗糙的表面將光分散地反射,而文字的反射面積又小,所以還是被黑板的反射光蓋過而看不清黑板上的字。             要是換了一個粗糙表面的黑板,反射光分散了,黑板的反光程度便會大減。  

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Q:
為甚麼會有紅色的月亮呢?
大家都知道,當月球走進地球的影子便會發生月蝕。那為甚麼會有紅色的月亮呢?
解答
A:

解答說明:其實,這個現象是跟折射有關的。當太陽的光線經過地球表面大氣層的時候會被折射,因此一部分的光線仍然可以到達地球的影子。另一方面,由於大氣層會把大部份藍光散射(請參閱天空的顏色),所以有較多的紅光到達月球。紅光被月球表面反射回來,所以看起來是紅色而不是漆黑一片。試試看,在下一次月全蝕時是否可以看到紅月亮!

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Q:
為甚麼晴天時天空是藍色的?為甚麼夕陽是紅色的?
每當傍晚的時候,天空就會變成紅色的,但是當晴天的時候,天空的顏色是水藍色的,一樣是由太陽發出的光線,為何天空的顏色會有那麼大的差異呢?
解答
A:

解答說明:這是太陽光被地球大氣散射 (scattering) 的結果。當陽光進入地球的大氣層後,空氣和水蒸氣的分子吸收部份陽光,再向四方八面輻射,這種現象稱為散射。白色的陽光是由不同顏色的光波合成的,以藍光波長最短,紅光波長最長,波長短的藍光較容易被散射。日落時夕陽接近地平線,陽光須穿過較厚的大氣層才到達地面,大部份藍光被散射,餘下紅光,所以夕陽呈現紅色。另一方面,由於白天時太陽光只穿過較薄的大氣層,藍光被散射的程度減少,所以太陽看起來是白色的,同時由於天空充滿了被散射的藍光,所以整個天空呈現藍色。

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Q:
殺蟲劑為什麼能剎死蚊蟲呢?

問題:每次一到一夏天的夜晚,就要開始擔心成群結隊的吸血鬼~蚊子,這時候通常大家都會拿殺蟲劑來殺蚊蟲,或者是點蚊香,來減少蚊蟲,但是你有沒有想過為什麼殺蟲劑可以殺蟲呢?又為什麼殺蟲劑噴的時候我們也都會聞到,可是我們沒有事情呢???

1. 因為殺蟲劑中含有「除蟲菊素」的成份,可以使蚊子麻痺而死。
2. 因為殺蟲劑噴出時含有大量的水份,可以使蚊子的翅膀變濕,讓翅膀變重 ,就無法飛行了。
3. 因為殺蟲劑含有輕微的毒氣,可使蚊子致死,但對人體無害。

解答
A:

正確答案 為1

說明:
   殺蟲劑中含有除蟲菊素的成份。當蚊子接觸到殺蟲劑時,除蟲菊素就會迅速的從蚊子的皮膚和氣門侵入,引起蚊子的運動神經麻痺,而導致死亡。 但是除蟲菊素對人體並無害,因為它很容易被分解,加上殺蟲內含有樹脂和揮發油,所以,殺蟲劑噴出後,很快就會在空氣中揮發消失。你猜對了嗎?

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Q:
不同的槌子
雕刻家在雕刻東西的時候,不管是雕刻木頭或是石頭,所用的鎚子都 不一樣,槌子的重量大小,也不依,你知道是為什麼嗎?又舉別的例子來說, 例如打鐵,或是工程用來打木樁的打樁機,他的重量是為了什麼樣的目的而 設計的呢?利用彈性碰撞和非彈性碰撞來想一想吧!
解答
A:
解答:打鐵時,他的目的是為了要使鐵變形,就是要盡量的把所有的能量都來傳到被打的物體上,此時我們再根據非彈性碰撞的觀念來想一想, 如果要使得能量完全的轉移,就是要碰撞物體的重量遠小於被撞的物體,這麼一來,能量就能完全的轉移,所以打鐵所用的槌子,質量越輕越好。

那麼,打樁機呢?他的目的是為了要把所有的動能轉移到樁上,而盡量避免任何能量的損失在變形上, 所以用較重的槌子較好。
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Q:
踩高蹺
如果你想要移動一個物體的質心,那麼你並定要對這個物體施加一個外力,但是,你有想過,踩高蹺的人嗎?那個人,一直站在高蹺的上面,腳不用碰到地面就可以移動,如果他施予高蹺的力,屬於一種內力,那麼,外力是從合而來的呢?
解答
A:
解答:
因為你跟高蹺都有重量,故地面就會給予一個正向力,而有正向力、以及有摩擦係數的地面,那麼就可以造成摩擦力了,踩高蹺就是利用摩擦力而前進的。
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Q:
壓力調節器
你們有用過壓力鍋嗎?會不會覺得用壓力鍋主東西特別的快,常常有些東西需要煮很久的時間,但是如果利用壓力鍋,不但也可以煮熟,而且需要的時間很少,你知道是為什麼嗎?有些壓力鍋的上面有個扁小圓柱,可以調節壓力,小圓柱上面鑽了幾個不同大小的孔,插入突出於蓋子上的小管子,需要什麼壓力,就可以選擇不同的孔,插入突出於蓋子上的小管子。你知道他是怎麼作用的嗎?不管我選擇哪一個小孔來煮東西,所有的蒸氣都會從同一個小圓柱出去,那為什
麼不同的小孔會有不同的壓力呢?
解答
A:
解答:
因為每個洞的截面積不同,而相同的重量下由不同的面積來承擔,此時單位面積下所需分擔的重量就會不一樣。
例如截面積最小的圓孔,每單位承受的壓力最大,蒸氣在頂的時候需要用到最大的壓力才可以頂開,因此鍋裡所能維持的壓力最高。 
  

F:壓力鍋蓋重(固定) ∴選擇孔的面積越大,壓力越小
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Q:
吸管的惡作劇
去泡沫紅茶店喝東西的時候,你有沒有發現過有的時候不管你怎麼吸,吸管下面的飲料就是不會起來,這時候你一定會跟老闆在要一根吸管,因為這跟吸管是破掉的,你有沒有想過為什麼吸管只要有一個洞,這跟吸管就沒有功用了呢?
解答
A:
解答:為什麼杯子裡的飲料會吸到嘴巴裡呢?答案是利用嘴巴裡的壓力跟大氣壓力差,才把飲料吸上來的,當我們用力吸的時候,嘴巴裡的壓力減小,嘴巴裡的壓力小於大氣壓力的氣壓,此時液體為了要平衡壓力,自然會往壓力較低的地方移動。而在吸管有洞的時候,因為吸管內的壓力跟大氣壓力相等,所以你再怎麼吸,裡面的液體並不會被你吸上來的。