几个比较有趣的物理现象(求解释）

[无声的鞭炮]

最近看了几篇德文版本的科学短文，其中有3个最接近我们的生活，也很有意思。

1. 火焰将纸张燃烧，是多么平常的事情,但是如果把纸张折成一个小轮船,里面加水,水不掉出来,然后用火从船底烧,确发现纸张暂时不燃烧了...(难道说先烧的是水而不是纸?)

2.当人们刚洗完燥后,立刻把浴室的灯关闭,只透露一点门缝隙借光照镜子,然会发现镜子里的人根本不是你本人. (这个有点吓人啊,谁能告诉我为什么呢,难道是恶魔撒旦干的好事?)

3.一片土司上面涂上butter,然后静止从餐桌角上掉落(butter面朝上开始掉),着地时候,土司涂有butter的一面总是朝地面的.(我开始以为因为涂有butter一面较重才会这样,就如同毽子一样,其实这个解释并不对,谁能用物理方法解决下这个问题?)

[此帖已删]

1）简单 小学里都做过实验的
传热的问题
水wärmekapazität大 先吸收热量 直到沸腾时 温度也达不到纸张的燃烧点
2) 不明白意思啊
3) 其实这个要建立很复杂数学模型的
曾经看过有数学家计算过 答案还不一致呢

[此帖已删]

3)补充

我错了！ 刚查了篇文章
说的确面包会以涂层面着陆
因为以一般桌子的高度来说
面包在重力力矩作用下来不及翻滚一周就着陆了
其实是一个挺简单的原理
呵呵
不好意思

参考
http://ourworld.compuserve.com/homepages/rajm/toast.htm

[无声的鞭炮]

1）简单 小学里都做过实验的
传热的问题
水wärmekapazität大 先吸收热量 直到沸腾时 温度也达不到纸张的燃烧点
2) 不明白意思啊
3) 其实这个要建立很复杂数学模型的
曾经看过有数学家计算过 答案还不一致呢
1)这个我也考虑过,但是如果说火焰的功率足够大,纸却会被烧破,这个又怎么解释呢?
2)我已经说的很明白了呀,或者这样说照镜子时候,看到的人根本不象你本人.

3)是个物理模型,报道上只给了复杂的公式,我不清楚是怎么个推出来的.里面都是常见的物理量.他是设土司长宽都是2a,质量为m.质心离桌边角距离s,静止掉下来,桌面高度h.

[此帖已删]

1)这个我也考虑过,但是如果说火焰的功率足够大,纸却会被烧破,这个又怎么解释呢?
2)我已经说的很明白了呀,或者这样说照镜子时候,看到的人根本不象你本人.

3)是个物理模型,报道上只给了复杂的公式,我不清楚是怎么个推出来的.里面都是常见的物理量.他是设土司长宽都是2a,质量为m.质心离桌边角距离s,静止掉下来,桌面高度h.

1) 恩 如果功率足够大 应该还是能烧穿的 因为传热来不及传到水中阿 热传导都是需要时间过程的
但纸本身很薄 很快就能传热到水中 再说一般火焰也不会太大功率吧 除非你用厉害的火焰枪
2) 光线条件不同的话 看出的人脸肯定是不同的 但是否会至于根本不像的地步 我也说不上来……
3) 这个模型应该还不算复杂
考虑重力和少许的空气阻力就可以了
也就是解一个初始条件下的刚体运动方程吧

[leier11]

1）这种现象是有条件的，在纸张很薄，热源功率不是很大的情况下才发生。只和传热性能和传热过程有关，和热容谁大谁小无关。

传热步骤可分为以下几个步骤，热源向纸张传热；纸张内部导热；纸张向水传热；水内部导热；水向外界传热。由于空气是热的不良导体，最后一项散发的热量可忽略。纸张很薄，热源功率不大情况下近似认为热量在纸张内无滞留，于是认为纸从热源吸收的热能全部由水吸收，直至水温升高到沸点，完全蒸发，接着由于空气导热不佳，使热能在纸张中积蓄，最后达到燃烧点。

2）刚洗完燥，浴室里空气中水分肯定高，加上光线单从门缝里透进来，镜子上又有水蒸汽凝结，看到的像肯定有所区别的，不过还没到时候提到撒旦，呵呵。。。该过程具体的光学机理还不是太清楚，希望有高人来指导下。

3）计算过程需要点步骤，我草稿一下，一会发给你计算过程。

[leier11]

设土司在转动过程中，角速度为 ω ，在与水平面成θ 角度下，忽略空气阻力（因为在桌子不是超高情况下，土司落下过程中空气流体对土司的作用很小），有：

m*s*(dω/dt)=N+mg*cosθ (1) N方向受力分析，其中N为桌棱角对土司的支持力

m*s*ω*ω= R-mg*sinθ (2) R方向受力分析，其中R为桌棱角对土司的摩擦力

m（a*a/3+s*s)*(dω/dt)=mgs*cosθ (3) 以棱角为轴起矩动力学方程，等式左面前一部分是对棱角的极惯性矩。

（3）式揭露了角加速度和θ角的关系，dω/dt=(mgs*cosθ)/(m(a*a/3+s*s)) (4)

根据公式 ωdω=(dω/dt)dθ 两边积分，ω从0到ω，θ从0到θ ，得到任意一个角度下角速度的大小： ω=根号（2gs*sinθ)/(a*a/3+s*s) （6）

下面求在某个角度φ下，土司开始离开桌面。由于土司是静止开始转动，其水平方向并无速度，那么理论上，是打到与桌面滑动的条件下才开始掉落。也就是说：R=μN （5）

联立式子（1）(2),(3),(5),得到这个角度为 tanφ=μ(a*a/(3s*s-a*a)), 求个反函数就是了，有了这个角度，我们可以代入（6）求出 土司离开桌子瞬间的角速度。

土司离开桌子后，一边以不变的角速度自我转动，一边做自由落体。 t=根号2（h-a-s*sinθ)/g

当ωt+φ<3/2 pai（270度） 的时候，有butter 的一面一定朝上，其中t为butter面朝上的临界掉落时间，你有兴趣可以用些数据带进去算一下看。

[此帖已删]

回答认真仔细！加声望！！



下面求在某个角度φ下，土司开始离开桌面。由于土司是静止开始转动，其水平方向并无速度，那么理论上，是打到与桌面滑动的条件下才开始掉落。也就是说：R=μN （5）


你的这个临界条件我有些疑问
如果是这样的话 此临界时刻以后那面包还会沿着桌角滑动一段距离 同时继续被重力矩加速
那你的掉落时的初始角速度就不对了

我觉得临界条件应该是 N=0

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1）这种现象是有条件的，在纸张很薄，热源功率不是很大的情况下才发生。只和传热性能和传热过程有关，和热容谁大谁小无关。


对 我说热容是想错了！ 和热容无关

[leier11]

我觉得临界条件应该是 N=0

感谢纠正。

当N=0时候，土司离开桌面，但是用已知的条件和方程这个角度无法求出。我用滑动的临界条件求出的角度只能近似代替，实际的角度要比我求出的略微大些。

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感谢纠正。

当N=0时候，土司离开桌面，但是用已知的条件和方程这个角度无法求出。我用滑动的临界条件求出的角度只能近似代替，实际的角度要比我求出的略微大些。

是吗？我都没想过这个……现在发觉你真是计算狂人啊……这样的题目我一看就不想去算了

给你加了声望 为什么不显示呢

[leier11]

是吗？我都没想过这个……现在发觉你真是计算狂人啊……这样的题目我一看就不想去算了

给你加了声望 为什么不显示呢

呵呵，谢谢加声望，可能是系统问题吧，我这里也没显示。

[无声的鞭炮]

啊,真热心,虽然我还是一知半解,不过由衷感激:14: