忙碌的生活中

随处可见的物理现象

都蕴含着不一样的物理规律

1Q

在火车停止的时候，在火车车厢半空中升起无人机，让无人机悬浮静止，然后火车发动，无人机会碰到车厢上吗？相反，再火车高速行驶中，升无人机悬浮在车厢中间，无人机是会和火车速度同步，还是会发生别的？

By旧梦

A

我们先来分析下人坐在车里的情况：在火车启动时，座椅会对人施加一个推力，这个推力会把人往前加速，这样可以使人和火车一直保持一个同步的状态。对于悬浮在车厢中的无人机来说，火车在启动时相对于地面一直在加速，但是和人坐车不同的是，没有什么物体在推着无人机向前加速（空气的作用非常有限，可以忽略不计），所以火车相对于地面越来越快而无人机则一直悬浮在原处（相对于地面来说），结果就是无人机最终会撞到车厢上。

如果在火车匀速直线运动的过程中升起无人机，因为无人机原本就和火车具有相同的速度（无人机停在车厢里），所以升起过程中即便没有其他物体的推动，无人机仍然可以和火车保持相对静止（水平方向），这种情况下无人机就不会撞到车厢。但是如果火车在无人机升起后开始加速，这种情况下，无人机仍然会撞向车厢。

2Q

为什么冷水冲不开咖啡？热水冲开之后不会沉淀？

Bydeeko

A

首先，冷水是能冲开咖啡的呢，需要你持续不断的努力，比如充分搅拌，大力摇晃。我们要知道，冲泡咖啡的过程是一个咖啡溶解于水的溶解过程。影响溶解的因素有很多，温度就是其中之一。一般来说，温度越高，溶解越快。这是因为温度越高，分子热运动加剧，咖啡分子越能跑到水分子之间的空隙中。宏观上就是咖啡溶解了。冷水创造出的低温环境会减缓这个过程，但并不是不能完成。强烈建议你买一包雀巢咖啡泡在农夫山泉矿泉水瓶里，盖上瓶盖，大力摇晃，仔细观察，细细品味。嗯～热水冲开咖啡之后不会沉淀，这个就要涉及到一个溶解度的问题。溶解度是一定温度下每g水中能溶解溶质（咖啡）的克数。要想溶解后出现沉淀，则需要达到饱和即最大溶解度之后再加入溶质（咖啡），才能析出溶质（咖啡）。希望能回答你的问题呀。

3Q

为什么在过冷水不结冰的情况下，往过冷水中放入几个冰块，过冷水就会结冰了？

A

题目中提到的是缺少凝结核的过冷水。在正常大气压下，有时将水降温到零度以下仍然不结冰，这种状态下的水就是过冷水。众所周知，常压下水的凝固点是零度，但是这里指的是水的稳态，而过冷水是水的一种亚稳态。所谓亚稳态就是这个状态虽然也可以保持不变，但它并不是真正的稳定状态，如果受到外界的扰动，亚稳态就会向稳态转变。例如，把硬币立在桌面上就是一种亚稳态，虽然它可以一直立着，但是如果有晃动的话，硬币就会倒下，倒下的硬币才处在真正的稳态。水在结冰的过程中需要凝结核的参与，凝结核可以是杂质也可以是小冰晶。水首先向凝结核凝聚然后小核变大核，大核变成冰块。当水中缺少凝结核时，结冰的过程就很难被触发，所以即使是温度很低也难以出现结冰的现象。当过冷水中加入冰块后，水温原本就低于凝固点并且冰块可以充当凝结核，结冰的条件被完全满足，亚稳态向稳态过渡的路径被打通，这时过冷水就会在很短时间内自发结冰。

4Q

激光的方向性很好，为什么激光发出光束的时候我们能从侧面看到光束，能看到光束不是说明有光进入眼中吗，那么方向性好吗？

Byjw耶百

A

首先，激光的方向性是很好的，对此产生疑问主要是方向性的概念不明导致的。激光的方向性是指其发散度小，在传播时不会因为自身光线的发散导致光场减弱。在共振腔中，被反射的光线只有与共振腔相同方向的光线，只有这种光线被放大而在激光器中产生激光，因此激光器发出的光线只朝一个方向传播，其发散度极小，约为0.弧度，几近于平行，激光方向性很好。

当激光传播的路径上有物质时，激光与其相互作用发生散射，一部分激光从侧面射出，因此我们能从侧面看到光束，这也就是所谓的丁达尔效应。丁达尔效应发生的条件是粒子尺寸与光线波长满足一定关系时才会发生的现象，也就是说，我们能否在侧面观察到激光光束是与激光路径上的粒子尺寸有关的，即在真空或粒子尺寸很小的情况下，激光不发生散射，没有发散，激光的“方向性”很好。

那么在发生丁达尔效应时我们还能说激光的方向性好吗？当然！激光的方向性是指其发散度小，在传播时不会因为自身光线的发散导致光场减弱。丁达尔效应中，粒子使激光发生散射，不是激光自身的发散。并且如果我们以发生丁达尔效应后激光的发散度来定义激光方向性的话，激光的方向性是会随着路径实际情况而改变的。

在此我们给出结论：激光的方向性很好，我们不能因为有粒子在激光传播路径上改变了激光的方向就否决了激光方向性好的事实。虽然说，一个巴掌拍不响，丁达尔效应是激光与粒子相互作用引起的，但追究责任时最差也得他俩共同负责呀，如果直接认为激光方向性不好，激光是会很难受的！

5Q

如何计算地球质量?

A

质量，是物体所具有的一种物理属性,是物质的量的量度，体现了物质的惯性大小。地球的质量，由于地球体积以及地理位置的限制，使得无法直接对其进行称量，因此，即使有着“给我一个支点，我能撑起整个地球！”的豪言壮语，我们也无法在技术上实现这一伟大而艰巨任务。因此，在对地球质量进行测量时，我们需要利用间接测量的方法对地球的质量进行计算。

计算方法主要分两种，一种利用质量与密度、体积的关系（1），利用平均密度对地球质量进行计算；另外一种利用万有引力定律，通过地球与地球卫星的关系（2）或地球上的物体所受重力（3）来对地球质量进行计算，其中重要的一步是确定万有引力常数G，这就是著名的卡文迪许扭秤实验。

在公式（1）中，地球体积V可由技术测量决定，平均密度可由Schiehallion实验决定；公式（2）中的r为卫星运动半径、T为其运动周期；（3）中r为地球半径、g为测量点重力加速度。

在对地球质量进行计算的过程中，我们一般需要考虑地球大气层的质量，有时甚至还需要考虑陨石、大气层逃逸、全球变暖等因素的影响。目前地球质量测算的精确值为(5.±0.)×kg。主要参考：







































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