圖集
影視分享
最新推薦
今日熱榜
    
如果把磚頭扔進馬里亞納海溝,它會沉到海底嗎?
2021/06/22

如果把一塊磚頭扔向馬里亞納海溝,那它會沉到海底嗎?如果磚頭會沉到海底,那又需要多長的時間?

磚頭能不能沉到1.1萬米深的馬里亞納海溝底部,取決於磚頭的密度大小。如果磚頭的密度大於水,則磚頭會沉到海底,反之,磚頭不會沉到海底。

這裡以標準磚為例,這種磚頭的密度約為1.8克/立方公分,這要大於常壓下海水的密度(1.03克/立方公分)。不過,隨著海水深度的增加,越往下的水受到的擠壓作用越強(壓強越高),這意味著密度也會更大,那麼,深海中水的密度會超過磚頭的密度嗎?

對於液態水而言,每增加一個大氣壓(大約為0.1 MPa或者100 KPa),水的密度差不多會增加百萬分之46。可見,液態水很難壓縮,隨著大氣壓的增加,密度只會輕微變大。

另一方面,海水的深度每增加10米,壓強就會相應增加一個大氣壓。由於馬里亞納海溝的深度約為1.1萬米,所以底部的壓強為地表大氣壓的1100倍。這意味著馬里亞納海溝底部海水的密度大約會增加5%,即為1.08克/立方公分。另外,溫度還會影響海水的密度。但不管怎樣,無論多深的海水密度都會低於磚頭的密度。因此,磚頭會一直往下沉,直至抵達馬里亞納海溝的底部。那麼,磚頭所需的下沉時間是多久呢?

為了簡便計算,這裡假設在海水阻力的作用下,磚頭很快就能達到受力平衡,此時的速度即為終端速度,磚頭將會以這個速度勻速下沉。磚頭在下沉的過程中,總共會受到3個力的作用:

(1) 重力:G=mg,其中m為磚頭的質量,g為重力加速度;

(2) 海水的浮力:Fb=ρgV,其中ρ為海水的密度,V為磚頭的體積;

(3) 海水的阻力:Ff=1/2ρv^2ACd,其中v為磚頭的終端速度,A為磚頭的投影面積,Cd為阻力係數。

可以看到,在磚頭下沉的過程中,隨著速度的不斷增加,只有阻力會隨著持續增加。當磚頭的速度達到終端速度之時,阻力會增加到使得磚頭達到受力平衡,則可得如下關係式:

G-Fb-Ff=0對上式進行化簡之後,可以得到磚頭的終端速度計算公式為:

標準磚的尺寸為240毫米×115毫米×53毫米,質量約為2.63千克。假設磚頭以面積最小的那一側向下沉,那麼,磚頭的投影面積為6095平方毫米。另外,阻力係數取值為0.47。由此可以算出磚頭的終端速度約為2.73米/秒,所以磚頭沉到馬里亞納海溝的底部最快需要大約67分鐘的時間。如果用磚頭面積最大的那一側下沉,則終末速度約為1.28米/秒,所以沉到海底的時間約為2.4小時。

高雄柴暴風雨堅持戶外上廁所 雙奴才艱辛護送被喻「養柴教科書」!
2023/09/05
從狗販手中救出的拉布拉多不吃飯,讓它自己走,「去的地方」讓人淚目!
2023/08/15
流浪狗在垃圾堆里「掙扎求生」數月,沒人相信牠能活下來,直到女孩的出現改變了牠
2023/07/27
河邊發現一只臟兮兮的「泥巴狗」,急忙救援帶回家,「洗干凈后驚呆了」:撿到寶啦!
2023/09/07
一只想和主人見面的狗狗,在墓前哭泣了數年,終于感動了上天!
2023/07/27
搬家被丟下!大安區老橘貓「流浪10多年」常挨揍 仍盼新爸媽出現
2023/11/14
淚目! 流浪狗麻麻「骨瘦如柴」,依然不愿意離開自己的孩子:母愛無私
2024/01/03
流浪漢賣檸檬養流浪貓:我可以捱餓但貓咪很可憐,他的愛心感動了所有人!
2023/07/29
身體燒傷的流浪貓,倒在路邊奄奄一息,帶回家后胖若兩貓,被愛真的可以長出全新的血肉
2023/11/08
小流浪貓被扔到大街上,男孩好心將其救回,從此他的肩膀成了小貓「滑鼠」的最愛
2023/07/28