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乘坐过山车,眼镜怎么办?等

2009-05-14

科学大众(中学) 2009年4期
关键词:橡皮筋过山车水滴

乘坐过山车,眼镜怎么办?

周末,我和同学一起去游乐园玩过山车,大家都戴着眼镜,有个同学说不论过山车冲到哪一个位置,眼镜都会压在耳朵上,所以他没有摘掉眼镜,也没有用橡皮筋扣紧,结果,眼镜一下掉到了大腿上,这是偶然吗?(江苏李波)

过山车冲行时会产生剧烈的振动,这可能是那位同学始料不及的。由于过山车不论向下冲或是向上冲,都是在重力的作用下运动,所以车上各物体,包括你的眼镜,在水平轨道的方向上,都具有与过山车相等的加速度。因此,车上所有物体对于过山车来说,都没有水平轨道的加速度,而只剩下垂直于轨道的加速度。所以眼镜不论在任何位置脱落,即使是冲到圈顶的时候,都会垂直向车斗下的轨道运动,也就是向座位的方向,掉到大腿上,当然这种情况只限作圆运动在圈内运行的传统过山车情况。

过山车(Roller coaster,又称为云霄飞车)是一种机动游乐设施,常见于游乐园和主题乐园中。拉马库斯·阿德纳·汤普森是第一个注册过山车相关专利技术的人,并曾制造过数十个过山车设施,因此被誉称为“重力之父”。一个基本的过山车构造中,包含了爬升、滑落、倒转,其轨道的设计不一定是一个完整的回圈,也可以设计为车体在轨道上的运行方式为来回移动。在刚刚开始时,过山车的小列车是依靠一个机械装置的推力推上最高点的,但在第一次下行后,就再也没有任何装置为它提供动力了。事实上,从这时起,带动它沿轨道行驶的唯一的动力是引力势能,即由势能转化为动能,又由动能转化为引力势能这样一种不断转化的过程构成的。

谁能看到彩虹的侧面?

彩虹不管在什么时间,都是半圆形的,这是为什么呢?彩虹的侧面是怎么样的?我怎么都看不到呢?(贵州张凤)

解释这些问题之前,我们需要搞清楚天空中的彩虹是怎么出现的。虹是以人的位置为中心,在与太阳位置相对的方向上,由无数球状的水滴漂浮汇聚在一起而出现的。太阳的光线照在水滴上,在水滴中反射、折射,此时,水滴像棱镜一样分析光线,就出现了彩虹。由于虹是出现在与太阳相对的位置上,所以早晨的彩虹出现在西边的天空中,而傍晚的彩虹则出现在东方的天空中。

彩虹是半圆形的,这是因为进入水滴的光线总是以大约42o 的角度射入,我们所看见的彩虹,就是以42o 的角度从这水滴中反射出来的光线。由于这个反射光对太阳的高度角也是大约42o ,所以,在与太阳和观测者相连的延长线形成42o 角的方向上如有水滴存在,就能看见圆形的彩虹。但如果是在地面上观测的话,就只能看见半圆形的了。

如果乘坐在飞机上飞行在天空中,因为没有障碍物,就能观测到非常美丽的圆形彩虹。观测者能看见来自其圆圈上的水滴的反射光线,但却无法看见不在这个位置上的水滴的反射光线。如果想看到虹的侧面而移动位置,你永远也无法达到目的,因为不管你如何移动,你总是处在圆锥体的顶点上。

“漏气”薯片有怪味!

姐姐把2 天前没有吃完的薯片拿出来,我一尝发现薯片不再松脆可口了,还有一股怪味道。为什么会这样呢?(江西姚永平)

薯片是油炸而成的。在油炸的过程中,食物里面的水分会被赶走,所以变得松脆可口。但是,当大家打开包装袋,薯片便会吸收空气中的水分,因此变得不再松脆。当薯片暴露在空气中,空气里的水及某些微生物会把油分解为丙-1,2,3-三醇和羧酸,氧气则会把油氧化为醛、酮和羧酸,这些生成物就会产生怪味。这个过程可以成为酸败。(反应如下图所示)

所以很多油炸食物都有干燥剂,令包装里的食物保持干燥,而使用的油也含有抗氧化剂,或是在包装时注入氮气,将包装里的空气赶走,防止酸败。

注:酸败是指室温的空气引致脂肪被氧化,造成其味道的改变。

橡皮筋会自动融化?

我有一次发现桌子上的一条旧橡皮筋变成了一堆黏糊糊的东西,再过一段时间之后,黏糊糊的东西变成了固体状,脆脆的。这是为什么?(安徽葛青)

这是橡胶老化现象。天然橡胶是由聚异戊二烯链构成,当材料被拉伸的时候,这些分子链间会滑动。生橡胶太黏太软,要加入其他化学物,例如硫,使分子链之间产生交差键结,使得橡胶变得更硬而不发黏。这一过程也叫做硫化。

时间一长,空气中的紫外线和氧与橡胶发生反应,生成反应性很高的自由基团,将聚异戊二烯链剪成更短的片段。这就使得橡胶恢复到原始的状泰——黏而软。同时,这些基团也能在链之间形成新的、短的交联。这样就硬化了橡胶,并使其最终变得发脆。

一条橡皮筋是否发生以上反应,取决于这些过程的相对速度,而这些相对速度又取决于橡胶的质量,比如添加剂、填料和染料等等。受热和日照会加速反应,臭氧一类的强氧化剂也会使它生成更多的基团。也就是说橡皮筋的命运决定于它所处环境,如果把它放在会产生臭氧的复印机旁、阳光下,它将很快老化。

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