生活常识
共 127 个谜语
秤上放着一个玻璃瓶子,瓶盖是密封的。一只苍蝇飞在瓶子中,没有挨着瓶子。秤的示数等于瓶子的重量,还是大于瓶子的重量?如果苍蝇靠栓在身上的一个小氢气球浮在瓶子中呢?
答案对于前一个问题,秤的示数应该大于瓶子的重量,多的这点重量正好就是苍蝇自身的重量。这是因为,苍蝇要想飞起来,必须要给空气一个等于自身重量的向下的力(从而获得一个等于自身重量的向上的力)。空气将会把这个力传到瓶底,也就是对瓶底施加一个相同的力。 对于第二个问题,答案是,秤的示数就等于瓶子的重量。如果苍蝇受空气浮力悬浮在空中,我们就可以把苍蝇连同气球所占据的位置等价地用空气来替换,毕竟瓶子里悬浮着一只气球苍蝇和悬浮着一坨空气没什么两样嘛。这样看来,秤的示数就是瓶子的重量了。
为什么跳蚤、蚱蜢、人和狮子,尺寸差异那么大,但能跳起的最高高度都是 1 米左右(最多相差一个不超过 2 的系数)?
答案猫猫狗狗老鼠老虎,可以跳起的高度都在 1 米这个尺度左右——猫猫和狗狗都能跳 1 米左右,老鼠能跳 40 厘米,老虎能跳 2 米。你以为袋鼠牛 B 吗?其实袋鼠也只能跳 2 到 3 米高。注意,这里的跳起高度并不是指“手能摸到的高度”,而是生物让自己重心升高的高度。 有人可能想到了原因。一个动物身体小,力量也小,但正因为它身体小,跳起 1 米也不需要太大的力。反之,大型动物力量倒是大,不过要跳起来确实也需要很大的力。这就让动物们能够跳起的高度变得平衡。 不过,为什么这两个因素能够平衡,而不是一个压过另一个呢?假设生物的形体和密度都相近,我们就可以漂亮地证明这一点:把一次跳跃中足部可以提供的能量记作 E ,生物自身的重量则记作 W ,那么生物跳起的高度应该正比于 E/W 。如果再把生物的尺寸(一维上的长度,比如身长)记作 L ,那么 W 是与 L3 成正比的。而 E 则等于肌肉提供的力乘以这个力能够牵引的肢体运动距离,其中前者与肌肉的横截面积成正比,也就与 L2 成正比,后者和足部长度成正比,也就是和 L 成正比。因此, E 和 L3 成正比。于是, E/W 与 L 无关! 小时候大家应该都听说过,跳蚤巨牛无比,能跳起 1 米多高,是自身高度的 100 多倍。原来,不管什么都能跳起 1 米多高,这个倍数关系这么惊人,只是因为跳蚤自己太矮罢了。
云是由小水滴组成的。水的密度是空气密度的 800 多倍。为什么云不会掉下来?
答案云就是会往下掉的,只不过下落的速度非常慢⋯⋯
解析 当小水滴只有几毫米大小时,小水滴受到的空气阻力,其数量级和自身重力相当。计算可知, 1 毫米的水滴下落速度约为 0.13 毫米每秒,也就是一天下降 11 米。如果不精确测量的话,我们是没办法观察到的。详细计算过程可以见这里: http://star.tau.ac.il/QUIZ/98/A10.98.html 。 这让我想起一个冷知识:蚂蚁是摔不死的,因为空气阻力和自身重力相当。这又让我想起一个冷笑话:蚂蚁从摩天大楼摔下去,是怎么死的?答案是——饿死的。
在晃动的火车车厢上,把一瓶水放在小桌子上。如果想让这瓶水放得更稳,有一个极其简单的方法。这个方法是什么?
答案喝掉一部分水,让整瓶水的重心下降。
解析 注意,这里又有一个有趣的极值问题。如果瓶子里装满水,整个系统的重心显然要比只装有一部分水时更高;但若把水全部喝掉,只剩一个空瓶子,整个系统的重心仍然会比有一部分水时高。建立模型,求出使得整个系统重心最低的水位高度,是一个绝佳的物理课题。 有一个蛮有意思的结论:当整个系统的重心达到最低时,水位一定和此时整个系统的重心高度相同。其实这个很好理解:当水位没有达到整个系统的重心高度时,每加一点水,都相当于在重心下方填充质量,让重心下降;但水位高度超过了整个系统的重心,则每加一点水,都相当于在重心上方新添质量,重心便会开始上升了。