Kategori: Fysikk
Publisert: 14. September 2015
Luft knuser deg ikke ned. Som en væske strømmer luften rundt deg og prøver å knuse deg inn. Heldigvis, det er vanligvis like mye press inne i kroppen trykke utover som det er lufttrykket utenfor kroppen presser innover. De avbryter vanligvis, noe som betyr at det ikke er noen samlet kraft på deg, og du blir ikke knust. Selv når det indre og ytre trykket ikke akkurat avbryter hverandre, er huden, musklene og andre vev vanligvis sterke nok og fleksible nok til ikke å bli skadet av kraften.
Stå ute i et jorde og se rett opp. Du ser på en hundre kilometer kolonne med luft som blir trukket ned mot deg av tyngdekraften. Selv om luften er svært tynn i forhold til andre materialer, er den faktisk sammensatt av atomer og har faktisk masse. Som sådan blir luften trukket ned av tyngdekraften, akkurat som alt annet som har masse. En håndfull luft kan ikke ha mye masse, men hundre kilometer luft er en annen historie. Hvis du tegner en meter med en meter kvadrat på bakken (som handler om kjøleskapets fotavtrykk), så har all luften direkte over torget en total masse på omtrent ti tusen kilo. På grunn av jordens tyngdekraft skyver denne massen ned på kvadratmeter med en kraft på rundt tjue tusen pund, som er den samme som vekten av en tom skolebuss. Med andre ord, hvis du plasserte en tom skolebuss på en kvadratmeter sokkel (for å fokusere kraften til riktig område), ville bakken under sokkelen oppleve like mye vekt fra bussen som det normalt gjør fra luften.
tegn nå en tomme med en tomme firkant på skulderen din. De hundre kilometer luft rett over det torget har en total masse på 7 kilo. Under påvirkning av jordens tyngdekraft skyver denne massen ned på kvadrat tomme av skulderen med en kraft på ca 15 pounds. Dette er det samme som vekten av en stor bowlingkule. Med andre ord, luften presser ned på kvadrat tomme på skulderen like hardt som om det var en stor bowling ball sitter på at kvadrat tomme og ingen atmosfære. Videre er det ikke noe spesielt med den spesielle firkanten på skulderen din. Hver kvadrat tomme på overflaten av kroppen din føles 15 pounds skyve på den på grunn av luften i atmosfæren. For eksempel, hvis håndflaten din har et overflateareal på 10 kvadrat tommer (som er en typisk verdi), skyver luften på håndflaten din med en total kraft som er lik vekten av 10 store bowlingkuler. Men hvorfor føler du det ikke? Det føles absolutt ikke som om du hele tiden holder 10 store bowlingkuler i håndflaten din. Svaret er at luft er en væske.
som væske kan luft strømme i alle retninger og ta hvilken som helst form. Som det gjør, overfører luft knusekraften av vekten i alle retninger, til og med opp. Hold ut hånden med håndflaten vendt opp. Mens det er sant at luften presser ned på håndflaten med kraften av 10 bowlingkuler, samtidig luften presser opp på baksiden av hånden med kraften av 10 bowlingkuler. Som et resultat er den totale kraften på hele hånden null. De enkelte overflatene (toppen og bunnen av hånden) føler lufttrykket, men hånden som helhet opplever ingen netto kraft fra atmosfæren. Det er derfor det ikke føles som om du hele tiden lugger rundt ti bowlingkuler i håndflaten din, og det er derfor hundre kilometer luft over deg ikke klemmer hånden din til bakken. På samme måte, selv om luften presser ned på toppen av hodet med hundrevis av pounds av kraft, er det også å trykke opp på haken og halsen med hundrevis av pounds av kraft. Som et resultat blir hodet ditt ikke knust ned mot fortauet. På denne måten gjør luftens flytende natur det slik at atmosfærens vekt skyver overalt inn på deg, men presser deg ikke ned.
denne kanselleringen av krefter på hånden skjer bare hvis atmosfærisk luft er i stand til å nå både håndflaten og baksiden av hånden. Hvis du fjerner luften som presser opp på baksiden av hånden, vil det ikke lenger være en kansellering av krefter, og du vil oppleve 10 bowlingkuler verdt av vekt på hånden din samlet. Du kan delvis gjøre dette ved å slå på en ekstremt sterk vakuummaskin mens du trykker åpningen på enden av slangen direkte mot håndens bakside. Vakuummaskinen suger og fjerner luften som presset på baksiden av hånden, slik at hånden din generelt kan føle lufttrykkets nedadgående kraft på håndflaten. Du vil sannsynligvis beskrive denne erfaringen som slangen suger hånden ned mot det, og derfor vil si at kraften som hånden generelt føles er en trekkraft utøves av slangen. I virkeligheten skyver vekten av luften over hånden din hånden ned mot vakuumslangen og er kilden til kraften.
Når vi snakker om suging, mener vi virkelig å fjerne luften fra den ene siden av et objekt, slik at den enorme vekten av luften i atmosfæren kan oppleves av objektet generelt uten å bli kansellert. Hver gang du har hatt problemer med å fjerne en sugekopp fra et vindu, er den resistive kraften du opplever, bokstavelig talt vekten av atmosfærens luft som knuser den mot glasset. Hvis sugekoppen er stor og har en god forsegling, vil du ikke være sterk nok til å trekke koppen direkte av. Enkelt sagt, du er ikke sterk nok til å motsette seg kraften i luften som knuser sugekoppen mot glasset. Du kan imidlertid enkelt få sugekoppen ut av vinduet ved å la atmosfærisk luft komme til den andre siden av sugekoppen. Poke en blyant eller pinne i mellom koppen og glasset for å bryte forseglingen, og dermed la luft strømme bak sugekoppen. Når dette skjer, kreftene på koppen fra luften på begge sider avbryte hverandre og koppen er ikke lenger knust mot glasset. Med disse konseptene i tankene, bør det nå være åpenbart at sugekopper ikke fungerer i vakuum i rommet.
selv når luftens kraft på baksiden av hånden din avbryter luftens kraft på håndflaten din, blir hånden din fortsatt knust i midten mellom disse to motsatte kreftene. Heldigvis er det også trykk inne i hånden rettet utover som avbryter den indre kraften av lufttrykket. Som et resultat er det ingen netto kraft på overflaten av hånden din. Det indre trykket er ikke forårsaket av luft, men er forårsaket av fanget vann. Internt kroppstrykk opprettes og vedlikeholdes ved å ha halvstive celler som pumpes opp med vann ved hjelp av kjemiske attraktive krefter mellom vann og ioner som natrium. Hver celle er litt som en vannballong. Hvis du pumper vann inn i en ballong, kan det indre vanntrykket avbryte det ytre lufttrykket og ballongen holder sin form uten å bli knust.
hvis du gjør en beholder lufttett og deretter reduserer det indre trykket slik at avbestillingseffekten går bort, er vekten av atmosfærisk luft faktisk sterk nok til å knuse beholderen innvendig. For eksempel, ta en tom metall fat og varme den opp med hetten av slik at luften inne i fatet varmes opp, utvides, og delvis rømming. Nå, plasser lokket på tett og plassere fat i en pool av is. Når den gjenværende luften i fatet avkjøles, mister den trykket og er ikke lenger i stand til å avbryte lufttrykket utenfor fatet. Som et resultat imploderer tønnen.
Merk at selv om det indre kroppstrykket og det ytre lufttrykket ikke er nøyaktig like og derfor ikke avbryter hverandre, er de fleste vev i kroppen din sterke nok til å motstå den resulterende netto kraften. For eksempel, hvis du plasserer et menneske i vakuum i rommet uten en romdrakt, vil det være det vanlige indre kroppstrykket, men ikke noe eksternt lufttrykk for å avbryte det. Til tross for denne forskjellen vil en slik person ikke eksplodere siden huden er sterk nok til å motstå trykket. Vakuumeksponering skader faktisk mennesker og forårsaker til og med død etter noen minutter, men det fører ikke til at mennesker eksploderer fra trykkforskjellen.
Emner: luft, lufttrykk, atmosfære, trykk