9.“切留斯金”號失事的物理學原因

讀者不要因為看過上一章就認為：在任何的情況下，物體與冰之間的摩擦力都是微乎其微的。如果溫度接近零度，物體與冰之間的摩擦力就會增強。在破冰船上工作的人曾經深入地研究過北極的浮冰與船鋼殼之間產生的摩擦力，他們得出了這樣的結論：它們之間產生的摩擦力超乎我們的想象，它的強度完全不亞于鐵與鐵之間的摩擦力。我們知道船鋼殼和冰之間的摩擦系數是0.2。

研究這些數值，能對在浮冰間行駛的船產生什么影響呢？下面我們再來觀察下圖22。圖中的MN代表船舷，P代表浮冰的壓力，壓力P將力施加在船舷MN上，我們可以把這種壓力分解為兩種力——垂直于船舷的力R和相切于船舷的力F。P與R之間的角等同于船舷對垂直線的傾斜角α。用摩擦系數0.2乘以力R與浮冰和船舷之間的摩擦力Q相等，換句話說就是，Q=0.2R。倘若力F比摩擦力Q大，那么在船身上進行擠壓的冰塊就會被力F推到海里去，此時，船體經過浮冰，并不會遭到破壞。如果力F小于摩擦力Q，那么冰塊的移動就會受到摩擦力的阻礙，此時的冰塊會一直擠壓在船舷上，久久不會退去，從而導致破裂。

那么，在什么情況下Q＜F呢？顯而易見：

F=R·tanα

而Q=0.2R，所以，我們可以將Q＜F的不等式改成：

0.2R＜R·tanα或者tanα＞0.2

通過觀察三角函數表我們得知，11°是正切函數為0.2°的角，當α＞11°時，Q＜F。通過這些數值我們可以計算出，我們必須將船舷的傾斜度保持在11°以上，才能讓輪船安全地在浮冰里行駛。

我們現在來研究一下“切留斯金”號失事的原因。“切留斯金”號不是一艘破冰船，而是一艘輪船。它在發生意外前，已經從北部海洋的航線上毫發無損地通過了，不過當它碰到白令海的浮冰時，卻發生了意外。“切留斯金”號受到浮冰的推動，漂到了北部的海面上，在壓力的作用下，它被撞得粉碎（1934年2月）。悲慘的船員們被困在了一座冰山上，足足經受了兩個月的折磨，才被冒死趕來的飛行員救了起來。那些親身經歷這場海上事故的人們是不會忘記此情此景的，下面就是有關被困人員的一段表述：

“用金屬制成的船體異常牢固，這艘船的損壞并不是發生在一瞬間，”考察隊隊長施米特通過無線電匯報了當時的情況，“我注意到，船舷受到了冰塊的擠壓，浮冰上方的鐵舷板在壓力的作用下，由內向外腫脹了起來，變得凹凸不平。船邊不斷有冰塊涌現出來，雖然它們的速度很緩慢，但是來勢卻很兇猛。腫脹的鐵板出現了裂縫，上面的鉚釘在壓力的作用下，全被崩了出來，發出了噼噼啪啪的聲音。頃刻之間，船的左舷處，從前舵到船尾的一整塊甲板都掉到海里去了……”

讀者們看完這些表述以后，應該能夠明白造成這次災難的原因了。

我們還可以通過這個原理得出一個有用的結論：當我們設計專門在冰面上行駛的船時，船舷的傾斜度不能比11°小。