【物理碰碰車】

沉沒的巨輪——泰坦尼克號

《泰坦尼克號》這部電影感動(dòng)了中國一代人，但是這艘巨輪沉沒，與冰山的撞擊是最直接的因素，不過它“受傷”與船體的鋼板也有很大關(guān)系。上個(gè)世紀(jì)90年代，很多科學(xué)家對這艘船的船體鋼板進(jìn)行了研究發(fā)現(xiàn)這些鋼板夾雜了很多可以降低鋼板硬度的硫磺，這讓船體的鋼板變得十分脆弱。脆弱的船體被冰山撞破，大量海水涌入，此時(shí)泰坦尼克號所受的重力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于浮力，最終成為死傷人數(shù)最多，最讓人悲痛的海難之一。

尋找熱氣球中的浮力

人們使用熱氣球進(jìn)行旅行之前，都會(huì)用繩子把熱氣球拴在地面上，這是因?yàn)闊釟馇蛩艿降母×Υ笥谒闹亓?，如果不用繩子給它施加額外的拉力，它一定不會(huì)乖乖地呆在半空中，肯定會(huì)沖到天空中去。

熱氣球最早是中國人發(fā)明的，孔明燈就是一種簡易的熱氣球。傳聞這種燈是諸葛亮發(fā)明的，用來傳遞軍事訊號。

而歐洲人到了18世紀(jì)才向天空中釋放了第一個(gè)熱氣球。十八世紀(jì)時(shí)，法國的造紙商蒙戈菲爾兄弟受到了碎紙屑在爐火中不斷升起的啟發(fā)，用紙袋聚集熱氣，最終使紙袋成功向上飄升。

1783年6月，蒙戈菲爾兄弟在里昂安諾內(nèi)廣場做了一個(gè)公開表演，一個(gè)很大的模擬氣球升空。這個(gè)氣球是用糊紙的布做成的，布的接縫處用扣子相連。兩兄弟在氣球下面點(diǎn)火，最后氣球慢慢升了起來，飛行了1.5英里。這就是熱氣球的前身。最先乘坐熱氣球的旅客是一只小鴨子、一只公雞和一只山羊。同年11月21日，兄弟倆又在巴黎進(jìn)行了第一次載人空中航行，這次飛行持續(xù)了25分鐘，最后落在意大利的廣場附近。

發(fā)展到現(xiàn)在，熱氣球已經(jīng)成了一項(xiàng)很受歡迎的運(yùn)動(dòng)方式。1982年美國著名刊物《福布斯》雜志的創(chuàng)始人福布斯先生駕駛著熱氣球，帶著摩托車來到中國。這次旅行讓他完成了駕駛熱氣球到世界上每個(gè)國家的愿望。

熱氣球由球囊、壓力艙和加熱裝置構(gòu)成。球囊是不透氣的；壓力艙則是一個(gè)密封性極好的空間，這個(gè)空間能為飛行員提供適宜的溫度、壓力和空氣環(huán)境，當(dāng)然如果只是短途低空飛行，壓力艙也可以用一個(gè)大筐代替；加熱裝置是熱氣球的心臟，能一直保持燃燒，即使被風(fēng)吹，也不會(huì)熄滅。熱氣球的升降與球內(nèi)的氣溫有關(guān)，氣溫高，氣球所受的重力小于浮力，氣球上升；當(dāng)球體的浮力小于重力時(shí)，氣球就開始緩慢下降。因此，氣球的上升與下降都要依靠運(yùn)動(dòng)員調(diào)整火源的大小。

【物理碰碰車】

底部透明的熱氣球

2010年的國際熱氣球節(jié)上，一個(gè)乘坐艙的地板完全透明的熱氣球引起人們的注意。在這個(gè)熱氣球上，旅客可以透過腳底的玻璃來觀看腳下的風(fēng)景。乘坐這樣的熱氣球會(huì)有什么樣的感受呢？

這個(gè)熱氣球的發(fā)明者兼駕駛者克里斯蒂安·布朗表示，乘坐熱氣球的時(shí)候，從邊緣看地面就已經(jīng)很不安了，何況這景色現(xiàn)在出現(xiàn)在腳下。在這次熱氣球節(jié)上，他說：“我最先聽到的都是人們驚奇的呼聲，但是隨著高度的增加，人們都發(fā)出了恐懼的尖叫?！?

聽了這個(gè)介紹，你是不是對透明底的熱氣球很感興趣呢？有沒有勇氣去嘗試一下？

壓力山大的水和氣：水壓和氣壓的故事

拉不開的兩個(gè)半球

有兩個(gè)空心的半球，把它們合成一個(gè)完整的球形，然后讓你把這兩個(gè)半球拉開，你能做到嗎？也許你會(huì)說：“這太簡單了！我可是個(gè)大力士呢！”其實(shí)，只要做一點(diǎn)小小的手腳，就算你有八匹馬那么大的力氣，你也拉不開這兩個(gè)半球。

17世紀(jì)的時(shí)候，德國有一個(gè)熱愛科學(xué)的市長，名叫奧托·馮·格里克，他決定在自己任職的馬德堡廣場做一個(gè)有趣的實(shí)驗(yàn)，邀請市民們前來觀看。

實(shí)驗(yàn)者準(zhǔn)備了兩個(gè)空心的銅半球，將兩個(gè)銅半球合在一起，抽去里面的空氣，然后兩邊都套

上四匹馬，讓八匹馬同時(shí)向兩邊用力地拉?？吹竭@一幕，周圍觀看實(shí)驗(yàn)的人不禁啞然失笑，八匹馬拉兩個(gè)銅半球，這個(gè)實(shí)驗(yàn)是讓大家打發(fā)閑暇時(shí)間的嗎？

但是結(jié)局卻大大出乎人們的意料，不管八匹馬怎么用力拉，兩個(gè)銅半球都緊緊地貼在一起。隨著實(shí)驗(yàn)的進(jìn)行，實(shí)驗(yàn)者逐漸增加了兩邊的馬匹數(shù)量。最后，實(shí)驗(yàn)者一共用了十六匹強(qiáng)壯的馬向兩邊使勁拉，才最終將兩個(gè)半球拉開。

看到這種情況，人們都感到十分不解，紛紛詢問原因。此時(shí)，市長做出了解釋：“地球周圍有厚厚的大氣層，大氣層產(chǎn)生的氣壓大得驚人。平時(shí)大家沒有感覺到大氣壓的存在是因?yàn)楹粑谷梭w內(nèi)也有壓力，體內(nèi)的壓力與外界的大氣壓剛好相等，彼此抵消了。但是，銅半球里的空氣被抽空以后，要拉開兩個(gè)半球，就等于是和大氣壓拔河了。十六匹馬的力量才能贏得與大氣壓的拔河比賽，大家可以想象大氣壓是多么強(qiáng)大！”

聽完市長的這番話，周圍圍觀的市民都不禁感嘆大氣壓的強(qiáng)大和市長的聰明才智。

你能想到我們的生活中有哪些物品利用了大氣所產(chǎn)生的壓力嗎？

【物理碰碰車】

粘鉤與大氣壓

不知道你有沒有使用過粘鉤？你掛的粘鉤能夠堅(jiān)持多久不掉下來呢？如果想要延長它的“服役時(shí)間”，建議你在使用粘鉤前把墻壁清理得越干凈越好。

為什么要提出這樣的建議呢？回想一下拿掉粘鉤的過程，你是不是先讓粘鉤的一角離開墻面，然后再用力拉下粘鉤呢？其實(shí)你是借助了那些趁機(jī)鉆進(jìn)去的空氣的力量來拿下粘鉤的。如果是垂直用力，那你也是在與大氣拔河！

同樣，如果不想讓粘鉤掉下來的話，大家反其道而行之就可以了。墻面與粘膠沒有空氣的話，粘鉤就會(huì)被大氣壓緊緊壓在墻上，很難掉下來。

起義的二氧化碳

喝完可樂，是不是總有氣體從肚子里往外竄呢？這些氣體就是二氧化碳！平時(shí)，它們藏在水里面，進(jìn)入肚子之后，它們就從水里跑出來，同時(shí)帶走我們體內(nèi)的一些熱氣。這就是喝完可樂之后總是感覺很涼爽的原因。不過，你一定想不到，如果二氧化碳“起義造反”，你有可能變成一顆人體炸彈，“嘭”地一聲就消失了！

1842年，世界上第一條過江隧道誕生，它長達(dá)459米，從英國泰晤河河底穿過，對于兩岸的溝通起到了巨大的作用。

隧道通車的那天，建筑者們在隧道里舉行了一個(gè)小型宴會(huì)，他們喝了很多香檳來慶祝隧道通車。奇怪的是，人們打開瓶蓋的時(shí)候，冒出的香檳不是像往常一樣往上噴，喝在嘴里的酒味道似乎也跟往常不一樣。不過，大家的心情都很激動(dòng)，所以并沒有在意這樣的小事情。

宴會(huì)結(jié)束的時(shí)候，喝了大量香檳酒的客人從隧道里走向地面的時(shí)候，肚子突然非常不舒服，外套被肚子撐得圓鼓鼓的，喝進(jìn)去的酒在肚子里翻江倒海，似乎馬上就要從耳朵里、鼻孔里噴涌而出。有些比較聰明的人意識(shí)到是肚子里的香檳酒不對勁，于是勸大家回到隧道深處休息，等到食物消化之后再走出去。

后來，其中一位跟他的物理學(xué)家好友提到這件事時(shí)，那位物理學(xué)家說：“幸虧你們回到了地面以下，要是強(qiáng)行走上來，后果不堪設(shè)想?！?

原來，香檳酒和汽水等清涼飲料中都溶解有大量的二氧化碳?xì)怏w，常溫常壓下，二氧化碳是一種無色無味的氣體。不過，二氧化碳并不能被腸胃吸收，所以很快就會(huì)從口腔里跑出來。不過，二氧化碳并不情愿被關(guān)在水里，所以必須對它施加壓力。壓力越大，溶解的二氧化碳越多，然后蓋緊汽水的瓶蓋，二氧化碳就被牢牢地關(guān)在里面了。打開瓶蓋的一瞬間，壓力驟減，二氧化碳?xì)怏w爭先恐后地沖出來，夾帶著汽水或酒就形成了泡沫。

不過，地底下的大氣壓力要比地面高，所以跑出來的氣體要少一些，留在酒里的氣體會(huì)多一些。在這樣的環(huán)境中喝酒，人們喝進(jìn)肚子里面的就會(huì)比正常時(shí)要多。當(dāng)建筑師們走上地面的時(shí)候，由于氣壓減少，二氧化碳?xì)怏w會(huì)從酒中掙脫出來，一時(shí)排不出去，就會(huì)把肚子撐得滾圓，使人非常難受。如果行動(dòng)很迅速，喝的酒還很多的話，肚子可能會(huì)被脹破。

當(dāng)他們重新返回地下的時(shí)候，氣壓增大，二氧化碳?xì)怏w又被壓進(jìn)肚子里面，不再繼續(xù)往外跑，人就又能夠忍受了。不過，總在地底下待著也不是辦法，最好就是用極緩慢的速度從地底下走上來，讓二氧化碳?xì)怏w慢慢地排出體外。

【物理碰碰車】

高原反應(yīng)與大氣壓

“高原反應(yīng)”這個(gè)詞我們都不陌生，生活在平原上的人去西藏之后很容易出現(xiàn)“高原反應(yīng)”，有些適應(yīng)力差的人甚至爬稍高的山時(shí)都會(huì)出現(xiàn)“高原反應(yīng)”。那么高原反應(yīng)與大氣壓之間有什么關(guān)系呢？

科學(xué)家研究證實(shí)，海拔高度越高，大氣越稀薄，大氣壓自然就會(huì)變小。大多數(shù)人生活在平原上，所以適應(yīng)平原上的氣壓。突然登到高處，氣壓突然降低，人體內(nèi)的氣壓值大于外界氣壓值。為了維持身體內(nèi)外的平衡，人體內(nèi)的氣壓也會(huì)變小，此時(shí)氧氣無法滿足身體的需要，身體會(huì)因此產(chǎn)生一系列不適，這就是高原反應(yīng)。

看上去很美的潛水運(yùn)動(dòng)

可愛的小丑魚，漂亮的?？蜕汉鳎克{(lán)的海水，以及在身邊游來游去的不知名的小魚，水下的景色是不是讓你心生向往，很想親自一探究竟？不過，潛水運(yùn)動(dòng)可不像看上去那么美好，要享受到那樣的美景，所付出的代價(jià)也不小呢！

2010年4月25日，29歲的新西蘭小伙兒威廉？特盧布里奇沒有借助水肺、腳蹼等輔助裝備，僅用一口氣下潛到116米深的大西洋海底，并安全浮出水面，總歷時(shí)4分零9秒。特盧布里奇因此創(chuàng)造了徒手下潛最深的世界紀(jì)錄，再加上他之前創(chuàng)造的9項(xiàng)潛水世界紀(jì)錄，他毫無疑問地當(dāng)選“世界潛水全能王”！

當(dāng)天，威廉穿著一身表面表面涂著硅膠的潛水服，利用自身重量以蛙泳姿勢赤腳向水下游去。由于水越深壓力越大，水溫也越來越低，他的雙腳在潛水過程中幾乎處于麻醉狀態(tài)。當(dāng)他回到水面的時(shí)候，整個(gè)人都處于高度不適的狀態(tài)。

2009年4月，37歲的“海豚女郎”莎拉？坎貝爾僅用一口氣潛到了大西洋的96米深處，歷時(shí)歷時(shí)3分36秒，打破了自己的記錄。而一周后，她挑戰(zhàn)100米深度時(shí)，卻險(xiǎn)些在水中喪命。2002年10月，法國著名女子潛水選手奧德蕾？梅斯特則在潛水過程中不幸遇難。

這種種的不適甚至不幸都是水壓引起的。同空氣的重量能夠產(chǎn)生氣壓一樣，潛水時(shí)，水對身體的壓力也很大。水深每增加10米，水壓就增加一個(gè)大氣壓。也就是說，當(dāng)潛水者潛游到10米深的地方，他的身體就承受著兩個(gè)大氣壓的壓力。以后深度每增加10米，就增加一個(gè)大氣壓。

這么大的壓力會(huì)讓身體機(jī)能出現(xiàn)很多問題。當(dāng)潛水深度超過60米的時(shí)候，巨大的水壓使得大量的氮?dú)馊苡谘褐?，此時(shí)人的身體很容易出現(xiàn) “氮?dú)饴樽怼卑Y狀，整個(gè)人就像喝醉了酒一樣。另外，由于水壓的增大，運(yùn)動(dòng)員的肺部也會(huì)慢慢收縮，當(dāng)下潛到100米以下的時(shí)候，肺泡完全收縮，變成一個(gè)橙子般大小，此時(shí)不能進(jìn)行氣體交換，心跳會(huì)縮減到每分鐘20下。所以，如果沒有經(jīng)過專業(yè)訓(xùn)練，還是不要貿(mào)然嘗試深海潛水為妙。

【物理碰碰車】

第二危險(xiǎn)的運(yùn)動(dòng)——自由潛水

海中潛水可以分為三種：輕裝備潛水、重裝備潛水和自由潛水三種。其中輕裝備潛水是海島游的時(shí)候可以嘗試的潛水類型，但是其他兩種，只有你考取了潛水資格證之后才可以挑戰(zhàn)。自由潛水是難度最大的一種，就是在不攜帶水肺的情況下盡可能潛入深海中的短時(shí)間閉氣潛水運(yùn)動(dòng)。故事中所提到的幾個(gè)人都是自由潛水者。至于這種潛水者在水中停留的時(shí)間長短，與個(gè)人的閉氣能力有著密不可分的關(guān)系。由于需要面超大的水壓，容易產(chǎn)生缺氧癥以及其他很影響身體機(jī)能的癥狀，“自由潛水”被美國《福布斯》雜志評為世界上第二危險(xiǎn)的運(yùn)動(dòng)，僅次于高樓跳傘。

海底一萬米的壓力世界

不攜帶換氣裝置的自由潛水運(yùn)動(dòng)非常危險(xiǎn)，那么乘坐潛水艇到達(dá)海洋深處是否具很安全呢？下面的探險(xiǎn)故事也許能告訴你答案。

“挑戰(zhàn)者深淵”位于西太平洋關(guān)島附近的馬里亞納海溝，是地球上最深的地方?！疤魬?zhàn)者深淵”深度達(dá)到11000米，即使把珠穆朗瑪峰扔進(jìn)這個(gè)地方，峰頂距離海面還有2000米。這個(gè)地方的壓力是海洋表面壓力的1100倍。別說自由潛水，就是潛艇，在面對這樣的極端環(huán)境時(shí)也可能會(huì)失靈。

1960，兩位冒險(xiǎn)家雅克·皮卡和唐·沃爾什駕駛著瑞士制造的潛艇“里雅斯特號”進(jìn)行了第一次“挑戰(zhàn)者深淵”的載人下潛。這個(gè)潛水器就像一個(gè)直徑為兩米的鋼球，懸掛在一個(gè)巨型油罐下面。他們下潛了9個(gè)小時(shí)，但是只停留了20分鐘，測量到的下潛深度是10916米。

35年后，日本的遙控潛艇“海溝號”出現(xiàn)在“挑戰(zhàn)者深淵”，創(chuàng)下10911米的無人探測的深度記錄。它拍到了很多生物照片，包括海參、蠕蟲等。2003年的時(shí)候，“海溝號”與水面船只相連的纜繩突然斷裂，“海溝號”潛艇因此神秘地失蹤了。也許它靜靜躺在海溝最深的地方，也許它承受不住海底的巨大壓力，已經(jīng)變成碎片。

正如“海溝號”所記錄的那樣，在海底一萬米的地方，那里并不是一個(gè)毫無生機(jī)的寒冷世界。那里生活著很多不為我們所知的生物，它們的存在給海底帶去了勃勃的生機(jī)?，F(xiàn)在，科學(xué)家對馬里亞納海溝的生物非常感興趣，如果能夠揭開這些生物的抗壓之謎，也許不久之后我們就能夠造出類似的抗壓潛艇。那時(shí)候，乘坐潛艇去地球上最深的地方也許只是我們假期的一個(gè)旅游項(xiàng)目而已。