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  1. #1
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    预设 几个比较有趣的物理现象(求解释)

    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?)

  2. #2
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    预设 回复: 几个比较有趣的物理现象(求解释)

    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


    PI = 3.123456789....

  3. #3
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    预设 回复: 几个比较有趣的物理现象(求解释)

    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


    PI = 3.123456789....

  4. #4
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    预设 回复: 几个比较有趣的物理现象(求解释)

    引用 作者: 此帖已回 查看文章
    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.

  5. #5
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    预设 回复: 几个比较有趣的物理现象(求解释)

    引用 作者: 无声的鞭炮 查看文章
    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


    PI = 3.123456789....

  6. #6
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    预设 回复: 几个比较有趣的物理现象(求解释)

    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。

  7. #7
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    预设 回复: 几个比较有趣的物理现象(求解释)

    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。
    此篇文章于 07-01-04 21:06 被 leier11 编辑。

  8. #8
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    预设 回复: 几个比较有趣的物理现象(求解释)

    回答认真仔细!加声望!!

    引用 作者: leier11 查看文章
    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


    PI = 3.123456789....

  9. #9
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    预设 回复: 几个比较有趣的物理现象(求解释)

    引用 作者: leier11 查看文章
    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


    PI = 3.123456789....

  10. #10
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    预设 回复: 几个比较有趣的物理现象(求解释)

    引用 作者: 此帖已回 查看文章

    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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