几个比较有趣的物理现象(求解释）

**无声的鞭炮** · 07-01-04, 06:16

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** · 07-01-04, 06:26

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

**无声的鞭炮** · 07-01-04, 06:52

作者: 此帖已回

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** · 07-01-04, 07:02

作者: 无声的鞭炮

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** · 07-01-04, 19:24

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。

**此帖已删** · 07-01-04, 21:59

作者: 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。

对我说热容是想错了！和热容无关

**此帖已删** · 07-01-04, 06:42

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

**leier11** · 07-01-04, 20:35

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。