生活中的若干物理問題釋疑

渠　穎　侯欽憲

物理學(xué)是一門基礎(chǔ)自然科學(xué)，隨著人類對(duì)物質(zhì)世界認(rèn)識(shí)的深入，物理學(xué)一方面帶動(dòng)了科學(xué)和技術(shù)的發(fā)展，另一方面推動(dòng)了文化、經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的發(fā)展。物理學(xué)無處不在，起源于生活又還原于生活。生活中有許多現(xiàn)象都可以用現(xiàn)代物理知識(shí)去解釋。以下是日常生活現(xiàn)象中涉及的若干物理問題及其釋疑。

1 日常生活現(xiàn)象中的物理學(xué)釋疑

1．1 有關(guān)啤酒的物理解釋

(1)打開室溫下放置已久的啤酒瓶時(shí)，會(huì)冒出一股冷氣，這是為什么呢?

這是因?yàn)槠【破績?nèi)密封有一部分高壓CO₂氣體，其溫度與室溫相同，當(dāng)酒瓶一開，瓶內(nèi)的氣體迅速膨脹，采不及和外界交換熱量，由熱力學(xué)第一定律可知，瓶子里的氣體克服外界的氣壓做功從而減少了內(nèi)能，導(dǎo)致氣體的壓強(qiáng)減少，溫度下降。因此，就感到一股冷氣從瓶中冒出。

(2)啤酒倒入杯中后，為什么有許多氣泡上升，以致液面上形成大量泡沫?

這是因?yàn)槠【评锶芙庥卸趸?，在杯底、杯壁表面有缺陷或者有塵埃的地方存在容納有空氣的氣穴，為二氧化碳的析出提供了一個(gè)液面。啤酒里的CO₂進(jìn)入這些氣穴而形成氣泡，由于CO₂比啤酒輕，在浮力的作用下氣泡離開杯壁，隨著CO₂不斷進(jìn)入氣泡，使氣泡體積漸漸變大，浮力變大氣泡上升，最終氣泡飄浮到液面，形成泡沫。又由于重力和氣泡內(nèi)部表面張力相互作用下，氣泡壁厚度變薄且在泡沫翻騰著上升中破裂。

(3)向杯中慢慢傾倒啤酒的時(shí)候，常?？梢钥吹剑浩【撇皇窃谥亓Φ淖饔孟轮苯訌钠靠谪Q直注入杯子的，而是繞過瓶口，沿瓶子的外壁下流一段之后才注入杯子的，這是為什么呢?

這是因?yàn)閷?duì)于液體來說，流過的軌跡半徑越小，流速越大。啤酒瓶的瓶口細(xì)小，啤酒流過時(shí)，速度變大，由伯努利原理可以知，瓶口的壓力最小，當(dāng)其值小于外界的氣壓時(shí)，大氣壓迫使啤酒沿瓶外壁下走，沿瓶壁所流的距離與液體的表面張力及流體的粘性有關(guān)，當(dāng)外界有小的擾動(dòng)，啤酒方脫離瓶壁注入杯子。

1．2 有關(guān)石英鐘的物理解釋

掛在壁墻上的石英鐘，當(dāng)電池的電能耗盡而停止走動(dòng)時(shí)，其秒針往往停在刻度盤上“9”的位置。這是由于秒針在“9”位置處受到重力矩的阻礙作用最大。

1．3 有關(guān)自來水管的物理解釋

有時(shí)自來水管的水龍頭放水時(shí)，鄰近的水管偶爾發(fā)出陣陣的響聲。這是由于水從水龍頭沖出時(shí)引起水管共振的緣故。

1．4 有關(guān)電視畫面拍照的物理解釋

對(duì)著電視畫面拍照，應(yīng)關(guān)閉照相機(jī)閃光燈和室內(nèi)照明燈，這樣照出的照片畫面更清晰。因?yàn)殚W光燈和照明燈在電視屏上的反射光會(huì)干擾電視畫面的透射光。

1．5 有關(guān)水的熱傳遞的物理解釋

冰凍的豬肉在水中比在同溫度的空氣中解凍得快。燒燙的鐵釘放入水中比在同溫度的空氣中冷卻得快。裝有滾燙的開水的杯子浸入水中比在同溫度的空氣中冷卻得快。這些現(xiàn)象都表明：水的熱傳遞性比空氣好，水的熱容量比空氣大。

1．6 有關(guān)燒開水的物理解釋

鍋內(nèi)盛有冷水時(shí)，鍋底外表面附著的水滴在火焰上較長時(shí)間才能被燒干，且直到燒干也不沸騰。這是由于水滴、鍋和鍋內(nèi)的水三者保持熱傳導(dǎo)，溫度大致相同，只要鍋內(nèi)的水未沸騰，水滴也不會(huì)沸騰，水滴在火焰上靠蒸發(fā)而漸漸地被燒干。

1．7 有關(guān)鏡子的物理解釋

走樣的鏡子，人距鏡越遠(yuǎn)越走樣。這是因?yàn)殓R里的像是由鏡后鍍銀面的反射形成的，鍍銀面不平或玻璃厚薄不均勻都會(huì)產(chǎn)生走樣。走樣的鏡子，人距鏡越遠(yuǎn)，由光放大原理，鍍銀面的反射光到達(dá)的位置偏離正常位置就越大，鏡子就越走樣。

1．8 有關(guān)天然氣爐的物理解釋

天然氣爐的噴氣嘴側(cè)面有幾個(gè)與外界相通的小孔，但天然氣不會(huì)從側(cè)面小孔噴出，只從噴口噴出。這是由于噴嘴處天然氣的氣流速度大，根據(jù)流體力學(xué)原理，流速大，壓強(qiáng)小，氣流表面壓強(qiáng)小于側(cè)面孔外的大氣壓強(qiáng)，所以天然氣不會(huì)以噴管側(cè)面小孔噴出。

1．9 有關(guān)氣球的物理解釋

將氣球吹大后，用手捏住吹口，然后突然放手，氣球內(nèi)氣流噴出，氣球因反沖而運(yùn)動(dòng)?？梢钥匆姎馇蜻\(yùn)動(dòng)的路線曲折多變。這有兩個(gè)原因：一是吹大的氣球各處厚薄不均勻，張力不均勻，使氣球放氣時(shí)各處收縮不均勻而擺動(dòng)，從而運(yùn)動(dòng)方向不斷變化；二是氣球在收縮過程中形狀不斷變化，因而在運(yùn)動(dòng)過程中氣球表面處的氣流速度也在不斷變化，根據(jù)流體力學(xué)原理，流速大，壓強(qiáng)小，所以氣球表面處受空氣的壓力也在不斷變化，氣球因此而擺動(dòng)，從而運(yùn)動(dòng)方向就不斷變化。

1．10 有關(guān)吊扇的物理解釋

吊扇在正常轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)懸掛點(diǎn)受的拉力比未轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)要小，轉(zhuǎn)速越大，拉力減小越多。這是因?yàn)榈跎绒D(zhuǎn)動(dòng)時(shí)空氣對(duì)吊扇葉片有向上的反作用力，轉(zhuǎn)速越大，此反作用力越大。

2 漢語成語中的物理學(xué)釋疑

仔細(xì)研究某些漢語成語可以發(fā)現(xiàn)，有些漢語成語蘊(yùn)涵著深刻的物理原理?，F(xiàn)僅舉幾例：

2．1 刻舟求劍

從物理學(xué)的角度來分析：此人選錯(cuò)了參考系。因船相對(duì)劍是運(yùn)動(dòng)的，船和劍的相對(duì)位置在不斷地發(fā)生變化。確定劍的位置應(yīng)選擇與劍的相

對(duì)位置不變的物體為參考系，如岸上的石頭、樹木、花草等。

2．2 一瀉千里

從物理學(xué)的角度來分析：動(dòng)能和勢(shì)能可以相互轉(zhuǎn)化，當(dāng)相對(duì)高度越高時(shí)，水落到低處，水的勢(shì)能轉(zhuǎn)化為的動(dòng)能越多，速度越大。所以“江河水勢(shì)洶涌、奔騰直下”的解釋突出了江水的流速大。

2．3 釜底抽薪

從物理學(xué)的角度來分析：水沸騰是要吸熱的。如果把鍋底的柴火抽掉，也就停止了給水加熱。鍋中的水不能從外界吸收熱量，水的沸騰就會(huì)馬上停止。

2.4 冰凍三尺，非一日之寒

從物理學(xué)的角度來分析：水在0℃以下就會(huì)結(jié)冰。水在結(jié)冰的過程中要放熱。冰凍三尺必須是長時(shí)間的低溫環(huán)境，使大量的水或冰放熱，形成大量的低溫的冰。

2．5 掩耳盜鈴

從物理學(xué)的角度來分析：減少噪聲的途徑有三條：—是從聲源處減弱；二是在傳播過程中減弱；三是在人耳處減弱。這個(gè)偷鈴的人只注意到了在人耳處減弱，忽略了其他兩條途徑。這樣做，別人照樣可以聽到鈴聲。很顯然，這是自欺欺人。

2．6 一葉障目

從物理學(xué)的角度來分析：光是沿直線傳播的。樹葉是不透明的物體，光線射到樹葉上發(fā)生反射，不能直接射到人的眼睛里去。在這樣的情形下，人眼不能看到遠(yuǎn)處的物體。

2．7 鏡花水月

從物理學(xué)的角度來分析：鏡中的花和水中的月都體現(xiàn)了平面鏡成像的物理原理。平面鏡成的像都是虛像，因此在鏡中看到的花在水中看到的月都是虛像。

3 農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的物理學(xué)釋疑

3．1 黑光燈

在農(nóng)田里經(jīng)常能看到利用黑光燈誘殺害蟲。黑光燈的內(nèi)部構(gòu)造和發(fā)光原理，與日光燈沒有多大差別，只是管的內(nèi)壁所涂的熒光物質(zhì)不同，可以發(fā)出昆蟲最“喜愛”的波長為360納米的紫外光。由于這種燈發(fā)出的光線對(duì)于人的視覺來說，比日光燈暗得多，所以俗稱黑光燈。但對(duì)昆蟲來說，它卻“分外光明”，從而可以獲得最好的誘蟲效果。

3．2 塑料薄膜

塑料薄膜在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用很多，鋪蓋在溫室棚架上的稱為“天膜”；覆蓋在地表上的，叫做“地膜”。塑膜可以提高土壤溫度，減少土壤水蒸發(fā)，保持土壤墑情，它還是一個(gè)良好的漫射面，可形成強(qiáng)烈的漫射光，照射到陽光不能直射的作物枝葉，增加光合作用強(qiáng)度，提高光能利用率。不同顏色的塑膜，透射光波長不同，人們可以有選擇地使用塑膜，改善光質(zhì)，使作物果實(shí)品質(zhì)優(yōu)化。試驗(yàn)表明，藍(lán)色薄膜可使病蟲害減少10%，不透明的黑色薄膜可以促使蘑菇早熟，并且保障蘑菇品質(zhì)優(yōu)良。

(欄目編輯張正嚴(yán))