Kategori: fysik
udgivet: September 14, 2015
luft ikke knuse dig ned. Som væske strømmer luft omkring dig og prøver at knuse dig ind. Heldigvis er der typisk lige så meget pres inde i din krop, der presser udad, som der er lufttryk uden for din krop, der skubber indad. De annullerer typisk, hvilket betyder, at der ikke er nogen samlet kraft på dig, og at du ikke bliver knust. Selv når det indre og ydre tryk ikke nøjagtigt annullerer hinanden, er din hud, muskler og andre væv normalt stærke nok og fleksible nok til ikke at blive beskadiget af kraften.
stå udenfor i et felt og se lige op. Du ser på en hundrede kilometer luftkolonne, der trækkes ned mod dig af tyngdekraften. Selvom luft er meget tynd sammenlignet med andre materialer, er den faktisk sammensat af atomer og har faktisk masse. Som sådan trækkes luft ned af tyngdekraften ligesom alt andet, der har masse. En håndfuld luft har muligvis ikke meget masse, men hundrede kilometer luft er en anden historie. Hvis du tegner en meter med en meter firkant på jorden (som handler om køleskabets fodaftryk), så har hele luften direkte over denne plads en samlet masse på omkring ti tusind kilo. På grund af jordens tyngdekraft skubber denne masse ned på kvadratmeter med en kraft på omkring tyve tusind pund, hvilket er det samme som vægten af en tom skolebus. Med andre ord, hvis du placerede en tom skolebus på en kvadratmeter piedestal (for at fokusere kraften til det rigtige område), ville jorden under piedestalen opleve lige så meget vægt fra bussen som det normalt gør fra luft.
tegn nu en tomme med en tomme firkant på din skulder. De hundrede kilometer luft direkte over denne plads har en samlet masse på 7 kg. Under påvirkning af jordens tyngdekraft skubber denne masse ned på kvadratcentimeter af din skulder med en kraft på omkring 15 pund. Dette er det samme som vægten af en stor bold. Med andre ord skubber luften ned på kvadratcentimeter på din skulder lige så hårdt som om der var en stor bold, der sad på den firkantede tomme og ingen atmosfære. Desuden er der ikke noget særligt ved den pågældende firkantede tomme på din skulder. Hver kvadratcentimeter på overfladen af din krop føles 15 pounds skubbe på det på grund af luften i atmosfæren. For eksempel, hvis din håndflade har et overfladeareal på 10 kvadratcentimeter (hvilket er en typisk værdi), skubber luften på din håndflade med en samlet kraft, der svarer til vægten af 10 store kuglekugler. Men hvorfor føler du det ikke? Det føles bestemt ikke som om du konstant holder 10 store bolde i håndfladen. Svaret er, at luft er en væske.
som væske er luft i stand til at strømme i alle retninger og tage enhver form. Når den gør det, overfører luft knusningskraften af sin vægt i alle retninger, selv op. Hold hånden ud med håndfladen opad. Selvom det er rigtigt, at luften skubber ned på din håndflade med kraften fra 10 kuglekugler, skubber luften samtidig op på bagsiden af din hånd med kraften fra 10 kuglekugler. Som følge heraf er den samlede kraft på hele din hånd nul. De enkelte overflader (toppen og bunden af din hånd) føler lufttrykket, men hånden som helhed oplever ingen nettokraft fra atmosfæren. Derfor føles det ikke som om du hele tiden slæber omkring ti kuglekugler i håndfladen, og det er grunden til, at hundrede kilometer luft over dig ikke klemmer din hånd til jorden. Tilsvarende, selvom luft presser ned på toppen af dit hoved med hundreder af pund kraft, det presser også op på din hage og hals med hundreder af pund kraft. Som følge heraf bliver dit hoved ikke knust ned mod fortovet. På denne måde gør luftens flydende natur det, så atmosfærens vægt skubber overalt ind på dig, men skubber dig ikke ned.
denne annullering af kræfter på din hånd sker kun, hvis atmosfærisk luft er i stand til at nå både håndfladen og bagsiden af din hånd. Hvis du fjerner den luft, der skubber op på bagsiden af din hånd, vil der ikke længere være en annullering af kræfter, og du vil opleve 10 bolde værd af vægt på din hånd samlet. Du kan delvist gøre dette ved at tænde for en ekstremt stærk vakuummaskine, mens du trykker på åbningen i enden af slangen direkte mod bagsiden af din hånd. Vakuummaskinen suger og fjerner luften, der pressede på bagsiden af din hånd, så din hånd generelt kan mærke den nedadgående kraft af lufttrykket på håndfladen. Du vil sandsynligvis beskrive denne oplevelse, da slangen suger din hånd ned mod den, og derfor vil sige, at den kraft, som din hånd generelt føler, er en trækkraft, der udøves af slangen. I virkeligheden skubber luftens vægt over din hånd din hånd ned mod vakuumslangen og er kilden til kraften.
hver gang vi taler om sugning, mener vi virkelig at fjerne luften fra den ene side af et objekt, så den enorme vægt af luften i atmosfæren kan opleves af objektet generelt uden at blive annulleret. Hver gang du har haft svært ved at fjerne en sugekop fra et vindue, er den resistive kraft, du oplever, bogstaveligt talt vægten af atmosfærens luft, der knuser den mod glasset. Hvis sugekoppen er stor og har en god tætning, vil du ikke være stærk nok til direkte at trække koppen af. Kort sagt, du er ikke stærk nok til at modsætte dig luftens kraft, der knuser sugekoppen mod glasset. Du kan dog let få sugekoppen ud af vinduet ved at lade atmosfærisk luft komme til den anden side af sugekoppen. Stik en blyant eller stift ind mellem koppen og glasset for at bryde forseglingen og derved lade luft strømme bag sugekoppen. Når dette sker, annullerer kræfterne på koppen fra luften på begge sider hinanden, og koppen knuses ikke længere mod glasset. Med disse begreber i tankerne skal det nu være indlysende, at sugekopper ikke fungerer i rumets vakuum.
selv når luftens kraft på bagsiden af din hånd annullerer luftens kraft på håndfladen, bliver din hånd stadig knust i midten mellem disse to modstående kræfter. Heldigvis er der også tryk inde i din hånd rettet udad, hvilket annullerer lufttrykets indadgående kraft. Som følge heraf er der ingen nettokraft på overfladen af din hånd. Det indre tryk er ikke forårsaget af luft, men er forårsaget af fanget vand. Internt kropstryk oprettes og opretholdes ved at have halvstive celler, der pumpes op med vand ved hjælp af de kemiske attraktive kræfter mellem vand og ioner såsom natrium. Hver celle er lidt som en vandballon. Hvis du pumper vand ind i en ballon, kan det indre vandtryk annullere det ydre lufttryk, og ballonen holder sin form uden at blive knust.
hvis du laver en beholder lufttæt og derefter reducerer dens indre tryk, så annulleringseffekten forsvinder, er vægten af atmosfærisk luft faktisk stærk nok til at knuse beholderen indad. Tag for eksempel en tom metal tønde og varm den op med hætten af, så luften inde i tønden opvarmes, udvides og delvis undslipper. Placer nu hætten tæt på, og læg tønden i en isbassin. Når den resterende luft i tønden afkøles, mister den sit tryk og er ikke længere i stand til at annullere lufttrykket uden for tønden. Som følge heraf imploderer tønderen.
Bemærk, at selvom det indre kropstryk og det ydre lufttryk ikke er nøjagtigt ens og derfor ikke annullerer hinanden, er de fleste væv i din krop stærke nok til at modstå den resulterende nettokraft. For eksempel, hvis du placerer et menneske i rummets vakuum uden en rumdragt, vil der være det regelmæssige indre kropstryk, men intet eksternt lufttryk for at annullere det. På trods af denne forskel vil en sådan person ikke eksplodere, da huden er stærk nok til at modstå trykket. Vakuumeksponering skader faktisk mennesker og forårsager endda død efter et par minutter, men det får ikke mennesker til at eksplodere fra trykforskellen.
emner: luft, lufttryk, atmosfære, tryk