Kategoria: Fizyka
opublikowano: 14 września 2015
powietrze cię nie zmiażdży. Jako płyn powietrze krąży wokół ciebie i próbuje cię zmiażdżyć. Na szczęście zazwyczaj jest tak samo ciśnienie wewnątrz ciała naciskając na zewnątrz, jak ciśnienie powietrza na zewnątrz ciała popychając do wewnątrz. Zazwyczaj anulują się, co oznacza, że nie ma ogólnej siły na Ciebie i nie zostaniesz zmiażdżony. Nawet wtedy, gdy wewnętrzne i zewnętrzne ciśnienie nie dokładnie znoszą się nawzajem, Twoja skóra, mięśnie i inne tkanki są zwykle wystarczająco silne i elastyczne, aby nie zostać uszkodzone przez siłę.
stań na zewnątrz w polu i patrz prosto w górę. Patrzysz na stumilową kolumnę powietrza, która jest ściągana w twoim kierunku przez grawitację. Chociaż powietrze jest bardzo słabe w porównaniu do innych materiałów, to rzeczywiście składa się z atomów i rzeczywiście ma masę. Jako takie, powietrze jest ściągane grawitacyjnie, tak jak Wszystko inne, które ma masę. Garść powietrza może nie ma dużej masy, ale sto kilometrów powietrza to inna historia. Jeśli narysujesz jeden metr na jeden metr kwadratu na ziemi(co jest mniej więcej śladem lodówki), to całe powietrze bezpośrednio nad tym kwadratem ma całkowitą masę około dziesięciu tysięcy kilogramów. Z powodu ziemskiej grawitacji masa ta spycha się na metr kwadratowy z siłą około dwudziestu tysięcy funtów, która jest taka sama jak waga pustego autobusu szkolnego. Innymi słowy, jeśli umieścisz pusty autobus szkolny na cokole metra kwadratowego (aby skupić siłę na odpowiednim obszarze), plaster ziemi pod cokolem doświadczyłby takiej samej wagi z autobusu, jak zwykle z powietrza.
teraz narysuj na ramieniu kwadrat 1 cal na 1 cal. Sto kilometrów powietrza bezpośrednio nad tym kwadratem ma całkowitą masę 7 kilogramów. Pod wpływem ziemskiej grawitacji, ta masa pcha się w dół na centymetr kwadratowy twojego ramienia z siłą około 15 funtów. Jest to takie samo jak waga dużej kuli do kręgli. Innymi słowy, powietrze popycha w dół na cal kwadratowy na ramieniu tak mocno, jakby na tym calu kwadratowym siedziała duża kula do kręgli i brak atmosfery. Co więcej, nie ma nic specjalnego w tym konkretnym calu kwadratowym na ramieniu. Każdy cal kwadratowy na powierzchni ciała czuje 15 funtów pchania na nim z powodu powietrza w atmosferze. Na przykład, jeśli dłoń ma powierzchnię 10 cali kwadratowych (co jest typową wartością), a następnie powietrze popycha na dłoni z całkowitą siłą, która jest równa wadze 10 dużych kul do kręgli. Ale dlaczego tego nie czujesz? To na pewno nie czuje się jak są stale trzyma 10 duże kule do kręgli w dłoni. Odpowiedź jest taka, że powietrze jest płynem.
jako płyn powietrze może płynąć w każdym kierunku i przybierać dowolny kształt. W ten sposób powietrze przenosi siłę zgniatania swojego ciężaru we wszystkich kierunkach, nawet w górę. Wyciągnij dłoń z dłonią skierowaną do góry. Podczas gdy prawdą jest, że powietrze pcha się na dłoni z siłą 10 kulek do kręgli, w tym samym czasie powietrze pcha się z tyłu dłoni z siłą 10 kulek do kręgli. W rezultacie całkowita siła na całej ręce wynosi zero. Poszczególne powierzchnie (górna i dolna część dłoni) odczuwają ciśnienie powietrza, ale dłoń jako całość nie doświadcza siły netto z atmosfery. Dlatego nie czujesz się jak stale prowadzi wokół dziesięciu kulek do kręgli w dłoni, i dlatego sto kilometrów powietrza nad tobą nie pin rękę do ziemi. Podobnie, chociaż powietrze naciska na czubek głowy z setkami funtów siły, to również naciska na podbródek i szyję z setkami funtów siły. W rezultacie Twoja głowa nie zostanie zgnieciona o chodnik. W ten sposób płynna natura powietrza sprawia, że ciężar atmosfery wpycha się wszędzie na ciebie, ale nie spycha cię w dół.
to anulowanie sił na dłoni ma miejsce tylko wtedy, gdy powietrze atmosferyczne jest w stanie dotrzeć zarówno do dłoni, jak i do tyłu dłoni. Jeśli usuniesz powietrze, które pcha się z tyłu dłoni,nie będzie już anulowania sił i doświadczysz 10 kulek do kręgli o wartości wagi na dłoni. Można to częściowo zrobić, włączając wyjątkowo mocną maszynę próżniową, jednocześnie naciskając otwór na końcu węża bezpośrednio z tyłu dłoni. Maszyna próżniowa zasysa i usuwa powietrze, które naciskało z tyłu dłoni, dzięki czemu twoja ręka ogólnie odczuwa siłę nacisku powietrza na dłoń. Prawdopodobnie opisałbyś to doświadczenie jako wąż ssący dłoń w jego kierunku, a zatem powiedziałby, że siła, którą twoja ręka ogólnie odczuwa, jest siłą ciągnącą wywieraną przez wąż. W rzeczywistości ciężar powietrza nad dłonią popycha rękę w kierunku węża próżniowego i jest źródłem siły.
za każdym razem, gdy mówimy o ssaniu, naprawdę mamy na myśli usuwanie powietrza z jednej strony obiektu, aby ogromny ciężar powietrza w atmosferze mógł być odczuwany przez obiekt bez anulowania. Za każdym razem, gdy masz trudności z wyjęciem przyssawki z okna, ta siła oporu, której doświadczasz, jest dosłownie ciężarem powietrza atmosferycznego miażdżącego go o szybę. Jeśli przyssawka jest duża i ma dobre uszczelnienie, nie będziesz wystarczająco silny, aby bezpośrednio zdjąć kubek. Mówiąc najprościej, nie jesteś wystarczająco silny, aby przeciwstawić się sile powietrza miażdżącego przyssawkę o szybę. Można jednak łatwo zdjąć przyssawkę z okna, pozwalając powietrzu atmosferycznemu dostać się na drugą stronę przyssawki. Wsuń ołówek lub kołek między kubek a szkło, aby złamać uszczelkę, umożliwiając w ten sposób przepływ powietrza za przyssawką. Gdy tak się stanie, siły na kubku z powietrza po obu stronach anulują się nawzajem, a kubek nie jest już kruszony o szklankę. Mając na uwadze te koncepcje, powinno być teraz oczywiste, że przyssawki nie działają w próżni kosmicznej.
nawet gdy siła powietrza z tyłu dłoni anuluje siłę powietrza na dłoni, twoja ręka nadal jest zgnieciona w środku między tymi dwoma przeciwstawnymi siłami. Na szczęście istnieje również ciśnienie wewnątrz dłoni skierowane na zewnątrz, które anuluje wewnętrzną siłę ciśnienia powietrza. W rezultacie nie ma siły netto na powierzchni dłoni. Ciśnienie wewnętrzne nie jest spowodowane przez powietrze, ale jest spowodowane przez uwięzioną wodę. Wewnętrzne ciśnienie ciała jest tworzone i utrzymywane przez półsztywne komórki, które są pompowane wodą za pomocą chemicznych sił atrakcyjnych między wodą a jonami, takimi jak sód. Każda komórka jest trochę jak balon z wodą. Jeśli pompujesz wodę do balonu, wewnętrzne ciśnienie wody może anulować zewnętrzne ciśnienie powietrza, a balon utrzymuje swój kształt bez zgniecenia.
jeśli szczelnie zamkniesz pojemnik, a następnie zmniejszysz jego ciśnienie wewnętrzne, aby efekt anulowania zniknął, ciężar powietrza atmosferycznego jest rzeczywiście wystarczająco silny, aby wewnętrznie zmiażdżyć Pojemnik. Na przykład weź pustą metalową lufę i podgrzej ją z odkręconą nakrętką, aby powietrze wewnątrz lufy nagrzało się, rozszerzyło i częściowo uciekło. Teraz załóż szczelnie nakrętkę i umieść lufę w kałuży lodu. Gdy pozostałe powietrze w lufie stygnie, traci ciśnienie i nie jest już w stanie anulować Ciśnienia Powietrza Na Zewnątrz lufy. W rezultacie lufa imploduje.
zauważ, że nawet jeśli wewnętrzne ciśnienie ciała i zewnętrzne ciśnienie powietrza nie są dokładnie równe i dlatego nie anulują się nawzajem, większość tkanek w twoim ciele jest wystarczająco silna, aby wytrzymać powstałą siłę netto. Na przykład, jeśli umieścisz człowieka w próżni przestrzeni bez skafandra kosmicznego, będzie regularne ciśnienie wewnętrzne ciała, ale nie będzie ciśnienia zewnętrznego powietrza, aby to zniwelować. Pomimo tej różnicy, taka osoba nie eksploduje, ponieważ skóra jest wystarczająco silna, aby wytrzymać nacisk. Narażenie na działanie próżni rzeczywiście szkodzi ludziom, a nawet powoduje śmierć po kilku minutach, ale nie powoduje wybuchu ludzi z różnicy ciśnień.
tematy: powietrze, ciśnienie powietrza, atmosfera, ciśnienie