輪船的“刹車”
汽車、火車有“刹車”,自行車有“刹車”,連飛機也有“刹車”(滑行輪上有“刹車”,有的在尾部還能放出減速傘),唯獨輪船沒有聽說有“刹車”。
其實輪船的“刹車”有三種,一是拋錨,當輪船靠碼頭或在航行途中發生緊急情況需要停止前進時,就可以通過拋錨來達到目的。二是它的主機可以開倒車,利用倒車的反向速度來抵消因慣性而保持的正向速度。三是逆水行舟,利用水流的速度抵消輪船的速度。
如果你多次乘過輪船,就會發現一個有趣的現象,每當輪船要靠岸的時候,總是設法把船頭頂著流水,利用逆向水流的減速作用,慢慢地向碼頭斜渡,然後再平穩地靠岸。尤其是在大江大河裏順流而下的船隻,當它們快要到達港口碼頭時,都會先繞一個大圈子,使船逆水行駛以後,才慢慢地靠岸。船靠碼頭時為什麼要“逆水行舟”呢?從相對運動的角度來看是不難理解的。因為順流靠岸時,船對岸的速度等於船速加水速;而逆流靠岸時,船對岸的速度等於船速減水速。顯然,前者要比後者大得多。既然目的是要使船停下來,究竟是大的速度容易變零?還是小的速度容易變為零?當然是後者。
在船靠岸的實際操作中,上述三種方法往往結合在一起運用:先是“逆水行舟”,繼而“倒車行駛”,最後“拋錨泊岸”。
太空飲食店
隨著宇航事業的發展,在太空中開設飯店已不是遙遠的事了。
不過,在太空中吃喝可不是一件簡單的事。
首先,太空麵包不能像地球麵包那樣大,然後一片一片切開來吃。因為切麵包時總有麵包屑,在太空失重世界裏,那些麵包屑在空氣中四處飄浮,被人吸進氣管,就會釀成大禍。因此,太空麵包必須做成像糖果那麼大小以便讓顧客一口一隻地囫圇吞“包”。
在太空當然也可以用刀叉吃牛排,不過要注意兩點:牛排、蔬菜之類的食品必須事先加工好,並拌上膠汁調料,使它們能粘在刀叉和勺子上,不然,這些大塊食品也很容易“滿天飛”;刀叉等餐具不用時,不能隨意放在桌子上,否則它們會飄浮在空中,一經碰撞,這些金屬物會像子彈一樣飛出去,損壞室內的儀器、儀表,所以,“太空餐桌”上都備有一些小磁鐵,餐具不用時就用小磁鐵把它們吸附在餐桌上。
在太空中喝酒不可能像地麵上那樣,把酒從酒瓶倒入酒杯,因為硬的玻璃酒瓶在太空中是倒不出酒來的,而且即使有酒從酒瓶中溢出,也成了雨滴一樣的小水珠,飄向四麵八方。因此,“太空酒瓶”必須是軟包裝的,還必須一小節一小節地彼此隔開。飲酒時剪開軟管的頭部,把軟管放入嘴裏,再用手捏住球狀的盛酒器,用力擠就能讓酒進入自己的嘴中。
石塊投水之後
在一次科學會議上,有人向伽莫夫博士、原子彈之父奧本海默和諾貝爾獎金獲得者布洛赫這三位大物理學家提出一個問題:一隻裝著石塊的船浮在遊泳池中,船上有一人將石塊拋入水中,池中水麵的高度將發生怎樣的變化?三位大物理學家由於沒有仔細考慮,結果都作出了錯誤的回答。
這個問題初看很簡單,其實卻是複雜的。石塊被投入水中後,石塊將侵占原來被水所占據的空間而使池中水麵上升;但船卻因載重減小而向上浮起,從而使池中水麵下降,這裏既有使水麵上升的因素,又有使水麵下降的因素,因此,對這個問題不作仔細的分析就不能得到正確的答案。
當石塊在船上時:船、人、石受到的總浮力=船、人、石所受的重力當石塊投入水中後:船、人、石受到的總浮力=船與人所受的重力+與石塊同體積的水所受的重力因為石塊所受的重力比同體積的水所受的重力大,所以當石塊投入水中後,船、人、石受到的總浮力小於石塊在船上的總浮力。
我們都知道,浸在流體中的物體受到向上的浮力,其大小等於物體所排開流體所受的重力,這就是阿基米德定律,現將它應用到我們的問題中來。總浮力較小,被排開的水的體積就較小,池中水麵就較低。所以我們的結論是:船上的人把石塊投入水中後,池中水麵的高度將降低。
水槍與水炮
說來你也許不相信,一股細細的高壓水流能射穿12毫米厚的鋼板,恰似具有和炮彈一樣大的威力。這是一種叫“水炮”的高壓發生器射出的高壓水細射流,它的直徑隻有15毫米,但速度高達7000米/秒!這樣的高速是怎樣產生的?
這種水炮采用電、液壓或壓縮空氣作動力,先將水炮中的活塞向噴嘴的另一端移動,使氣體壓縮。積蓄能量,然後突然鬆開活塞,由於氣體的膨脹,使活塞迅速衝向噴嘴,在極短的瞬間裏,將封閉的水推擠出去。如果釋放的時間是蓄能時間的1%,就能獲得100倍的瞬時功率。用於切割時它所產生的壓強高達幾百兆帕。
如果隻需要幾十兆帕的高壓水細射流,這隻要用一種叫柱塞泵,的“水槍”就行了。電動機通過曲柄、連杆和十字頭,使一隻柱塞在泵內往複運動,擠壓泵內的水,產生高壓水,其原理與打氣筒打氣一樣。如果高壓水從一隻直徑很小的噴嘴裏射出來,就成了一股高壓水細射流。用這種柱塞泵能產生壓強為200兆帕以下的高壓。