宏泰自然科學中心 - 宏泰物理 - 生活的物理

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Q:
不會浮起來的乒乓球
把乒乓球放在水裡,乒乓球一定會浮到水面上的,但是如果把乒乓球放到沒 有底的瓶子或是漏斗,然後在慢慢地把水倒進去,乒乓球在這種情形下,不會浮上來,而停在底部。
要怎樣才可以不用手直接拿起來就讓乒乓球浮上來呢?
方法有很多種,但是最重要問題是,如果有底的乒乓球就會浮上來,而向漏斗那樣沒有底的容器為什麼就不會浮上來呢?
解答
A:
謎底:
第一種方法:你可以用手或是任何東西,把漏斗或是瓶子的下部塞住。乒乓球會以很快的速度往上浮,甚至可能會跳出水面。
第二種方法:你可以把漏斗的上面用東西把他封住,當你用手把上面完全密封時,乒乓球一樣會跳起來。

原因:
我們對乒乓球分析受力,就可以知道乒乓球為什麼可以停在底部,乒乓球停在底部時向上受到大氣壓力,向下受到大氣壓力+水重;而此時乒乓球的浮力非常的小,所以乒乓球可以停留在底部。

第一種方法把底部塞住的話,這個時候會變成一般的容器。在一般的容器內,乒乓球會受到浮力的作用,因而往上浮動。
第二種方法,因為漏斗或是容器的下方並沒有封閉,所以下方是跟大氣相連,此時把上方封閉,這時候漏斗內部上方的壓力減小,因此壓在兵乓球上方的水壓也迅速的減小,此時乒乓球就會往上衝,因為上面的壓力比下面的壓力小多了,上面的水的重量已經無法壓住乒乓球了。

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Q:
魔術師的杯子
相信大家都有看過一種魔術吧!那就是把一杯裝滿水的杯子,杯子口的地方用厚紙板蓋著,然後迅速的反過來,但是裡面的水並不會因為重量而往下掉,大家第一次看到的時候一定都覺得很神奇吧,但是這個其實是每個人都可以做到的,不信的話你也去試試看吧!但是,你有沒有想過這是為什麼呢?這可沒有什麼特別的技巧以及秘密,仔細想一想這是為什麼吧!
解答
A:
解答:當你把杯子到過來的時候, 你發現水並沒有掉下來,那麼表示有某種力量去克服了水的重力,這是因為杯子裡的壓力比大氣壓力小,所以大氣壓力會從下方往上頂著厚紙板,但是要注意一點,那就是大氣壓力跟杯子內的壓力差,要差到比水的重量大,不然的話水還是一樣會掉下來的。
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Q:
什麼?用酒精滅火??
假如你叫你的朋友用酒精去滅息正在燃燒的火,他一定會說你是白痴ㄛ,大家都知道酒精是一種燃點非常低的燃料,怎麼可能用酒精去滅火呢?
解答
A:
方法:你利用吸管,吸起一兩滴的酒精,去滴在正在燃燒蚊香的前端,這樣你會發現,蚊香馬上熄滅,你知道是利用什麼讓火熄滅的嗎?

解答:火在燃燒的時候有三個最重要的要素,就是:
1.氧氣(空氣)
2.高溫(引火點)
3.燃料(可以燃燒的東西)

這三樣任缺一樣都不可,只要缺其中一樣,火就會馬上熄滅,而此題,我們利用酒精,雖然給了火一個很好的燃料,但是,在火要燒之前,會先因為整個被酒精包住而與外界(空氣)隔離,此時火的三要素裡缺少了一樣,那就是氧氣,所以還是可以用酒精滅火的。

ps:相信你也發現,我們的酒精一定要完完全全的把火給包圍起來,不然的話,我想你也應該知道. . . . . . . . . . (小心你的眉毛吧)。

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Q:
我的火材棒,消失了
把一跟火材棒放在桌上,再把一背裝滿水的杯子放在火材棒上,當然,這個時候不論從杯子的上方或是側面都可以看見杯子下面的火材棒 ; 在這個情況下,你可以用什麼方法不用動到杯子就可以讓火材棒消失呢?想一想你可以用什麼方法呢?其實可以利用光折射的性質。
解答
A:
方法:拿一塊金屬或是不透明材質的東西將杯子的上方蓋住,這樣就可以了。這樣的話不管是從哪一個角度來看,都不會看到杯子底下的火材棒了。

原因:
這是利用光的折射性質而作的玩笑,火材棒的光線從水中往空氣出來會向上方彎曲,當你用蓋子蓋住上方時,火材棒的光被遮住了,所以看不到火材棒。

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Q:
火焰的方向
將一個蠟燭點燃,對其蠟燭吹氣,蠟燭上的火焰會往你吹的方向飄動,這是非常自然的事情,但是如果要你不改變位置,一樣這樣對蠟燭吹氣,但是看到蠟燭的火焰必須是跟自然方向相反,你覺得應該如何做呢?或是要在前面加些什麼東西呢?
解答
A:
方法:你只要將你的手掌攤平,好像在推人的那個樣子,放在蠟燭前,然後對著你的手掌吹氣,這樣火舌的方向就會往你自己的方向飄動。

原因:
由於白努力定律,火焰兩旁的空氣流動的速度比吹氣方向的空氣流動速度大,火焰所在的地方會成為非常弱的減壓狀態,而火焰會向壓力小的方向飄動,故會向吹氣的地方移動。
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Q:
打架的密秘武器
當兩個人在打架的時候,除了用手和腳以外,還有一種特別的攻擊方式,那就是用頭去攻擊對手,但是根據牛頓第三運動定律,物體施力於另一個物體時,也會受到相同的力(作用力與反作用力)大小相等,但是方向相反,這麼說,利用頭攻擊對手的那個人的頭應該也受到一樣大小的力量,但是為什麼通常攻擊的人沒事,但是被用頭攻擊的人卻會受到相當的傷害呢?你知道為什麼嗎?
解答
A:
解:其實原因只是在於攻擊與被攻擊者,兩人的心理準備不同。攻擊者會先準備在頸部與身體施力,擺好姿勢;而被攻擊者因為不知情,被突然攻擊,全身都沒有先做好準備,故受到的傷害相當大。
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Q:
從三樓可以利用吸管吸取一樓的汽水嗎?
這是一個基本的壓力問題,在你家一樓的地板上放了一杯百事可樂,然後你跑到三樓,拿一隻夠長的吸管,三樓的高度為1 1公尺,那麼你覺得你可以喝到這杯可樂嗎?(假定吸管不會變形或是破裂)
解答
A:
答案: 不能

以最平常的反應,應該是會說只要吸力夠強的話,就可以喝到飲料,但是你應該知道,吸管裡面的飲料會上升是利用大氣壓力跟吸管內的壓力差來造成飲料上升的,但是當水上升大約十公尺的時候就已經跟大氣壓力差不多了,所以飲料不會在上升的,所以吸不到三樓的。
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Q:
人造衛星為什麼不會掉下來呢?
人造衛星一直在地球的上空,那麼他一定受到地球的萬有引力吧,但是他卻沒有因為如此而掉到地球上,他依然一直在地球的上空,你知道為什麼嗎?該怎麼解釋呢?
解答
A:
解答:人造衛星是一直繞著地球旋轉的衛星,那麼在他旋轉的過程當中必定會受到一個離心力,這個時候因為地球的吸引力跟衛星的離心力剛好方向相反,當離心力等於地球吸引力時這個衛星就不會掉下來了。
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Q:
人造衛星裏的水滴會延展嗎?
 在人造衛星中,來自地球的重力(萬有引力)與人造衛星旋轉造成的離心力互相平衝,所以水滴呈圓形。這是依據牛頓力學中的無重量狀態所做的說明。實際上,在影片之類的映像中看到的也是圓形。但重力和離心力呈反方向,所以水滴應該會延展,稍微呈橢圓形。真是這樣嗎?
解答
A:
解答:稍微呈橢圓形延展。

如果從兩側拉一個麵包,一定會延展。同樣的現象也會發生在水滴上。但請仔細思考,作用於水滴的重力和離心力就是作用於構成水滴的每個原子。因此,和從兩側拉開一個麵包的情況不一樣。既然各原子分別有力作用其上,水滴就應該不會延展開。

仔細一想,又覺得不對。水滴和人造衛星都環繞在地球周圍,離心力依旋轉半徑成比例增大,萬有引力則是半徑愈小(愈靠近地球)就愈大。

因此,距離地球較遠的部分,水滴是「離心力大於重力」,靠近的部分則是「重力大於離心力」,水滴會向兩側延展。但這種延展的程度非常微小,很難實際觀察到。
 
  
 

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Q:
在太空船裏如何測量體重?
在無重狀態的太空船中,當然無法使用體重計。月球上因為具有重力,所以刻度改變,就可以使用體重計……同樣地,天平在月球上有用,但在太空船內就成了廢物。然而,為了照顧太空人的健康,測量還是免不了的。那麼,應該用什麼方式測量呢?
解答
A:
解答:使彈簧振動,測量週期。
使用彈簧測量的要點和體重計的原理相同,但方法不同,讓一個人坐在附有彈簧的容器中,使之振動。體重愈大,振動愈慢,週期就愈長。由這個週期,就可以計算體重。事實上,用這種方式測量,所得之數據並不是正確的體重(重量)。但它可以測量出一個人的質量。質量具有和加速度成反比的性質,與有沒有重力無關。這種性質可利用於測量體重。