Kategori: fysik
Publicerad: September 14, 2015
luft krossar dig inte. Som en vätska flyter luft runt dig och försöker krossa dig in. Lyckligtvis finns det vanligtvis lika mycket tryck inuti kroppen som pressar utåt eftersom det finns lufttryck utanför kroppen som trycker inåt. De avbryter vanligtvis, vilket innebär att det inte finns någon övergripande kraft på dig och du blir inte krossad. Även när det inre och yttre trycket inte exakt avbryter varandra, är din hud, muskler och andra vävnader vanligtvis tillräckligt starka och flexibla för att inte skadas av kraften.
stå utanför i ett fält och titta rakt upp. Du tittar på en hundra kilometer lång luftkolonn som dras ner mot dig av tyngdkraften. Även om luften är mycket tuff jämfört med andra material, består den verkligen av atomer och har faktiskt massa. Som sådan dras luft ner av tyngdkraften precis som allt annat som har massa. En handfull luft kanske inte har mycket massa, men hundra kilometer luft är en annan historia. Om du ritar en meter med en meter kvadrat på marken (vilket handlar om kylskåpets fotavtryck), har all luft direkt över torget en total massa på cirka tiotusen kilo. På grund av jordens gravitation trycker denna massa ner på kvadratmeter med en kraft på cirka tjugo tusen pund, vilket är detsamma som vikten på en tom Skolbuss. Med andra ord, om du placerade en tom skolbuss på en kvadratmeter piedestal (för att fokusera kraften till rätt område), skulle marken under piedestalen uppleva lika mycket vikt från bussen som det normalt gör från luften.
rita nu en tum med en tum kvadrat på axeln. De hundra kilometer luft direkt ovanför torget har en total massa på 7 kg. Under påverkan av jordens gravitation trycker denna massa ner på kvadrattum på din axel med en kraft på cirka 15 pund. Detta är detsamma som vikten på en stor bowlingboll. Med andra ord, luften trycker ner på kvadrattum på axeln lika hårt som om det fanns en stor bowlingklot sitter på den kvadrattum och ingen atmosfär. Dessutom finns det inget speciellt med den speciella kvadrattum på axeln. Varje kvadrattum på ytan av din kropp känns 15 pounds trycka på den på grund av luften i atmosfären. Till exempel, om handflatan har en yta på 10 kvadrattum (vilket är ett typiskt värde), trycker luften på din handflata med en total kraft som är lika med vikten på 10 stora bowlingbollar. Men varför känner du inte det? Det känns verkligen inte som att du ständigt håller 10 stora bowlingbollar i handflatan. Svaret är att luft är en vätska.
som vätska kan luft flöda i alla riktningar och ta vilken form som helst. När det gör det överför luften sin vikt i alla riktningar, till och med uppåt. Håll ut handen med handflatan uppåt. Medan det är sant att luften trycker ner på din handflata med kraften av 10 bowlingbollar, samtidigt som luften trycker upp på baksidan av din hand med kraften av 10 bowlingbollar. Som ett resultat är den totala kraften på hela handen noll. De enskilda ytorna (toppen och botten av din hand) känner lufttrycket, men handen som helhet upplever ingen nettokraft från atmosfären. Det är därför det inte känns som att du ständigt släpar runt tio bowlingbollar i handflatan, och det är därför hundra kilometer luft ovanför dig inte fäster handen på marken. På samma sätt, även om luften trycker ner på toppen av huvudet med hundratals kilo kraft, pressar den också upp på hakan och nacken med hundratals kilo kraft. Som ett resultat blir ditt huvud inte krossat mot trottoaren. På detta sätt gör luftens flytande natur det så att atmosfärens vikt trycker överallt på dig, men trycker inte ner dig.
denna avstängning av krafter på din hand händer bara om atmosfärisk luft kan nå både handflatan och baksidan av din hand. Om du tar bort luften som driver upp på baksidan av handen, det kommer inte längre att vara en annullering av krafter och du kommer att uppleva 10 bowlingklot värde av vikt på handen övergripande. Du kan delvis göra detta genom att slå på en extremt stark vakuummaskin medan du trycker på öppningen i slutet av slangen direkt mot baksidan av handen. Vakuummaskinen suger och tar bort luften som pressade på baksidan av din hand, så att din hand totalt sett kan känna lufttryckets nedåtgående kraft på handflatan. Du skulle förmodligen beskriva denna erfarenhet som slangen suger handen ner mot det, och därför skulle säga att den kraft som handen övergripande känns är en dragkraft som utövas av slangen. I verkligheten trycker luftens vikt ovanför din hand ner handen mot vakuumslangen och är källan till kraften.
varje gång vi pratar om sug menar vi verkligen att ta bort luften från ena sidan av ett objekt så att luftens enorma vikt i atmosfären kan upplevas av objektet totalt sett utan att avbrytas. Varje gång du har haft svårt att ta bort en sugkopp från ett fönster, är den resistiva kraften du upplever bokstavligen vikten av atmosfärens luft som krossar den mot glaset. Om sugkoppen är stor och har en bra tätning kommer du inte att vara tillräckligt stark för att direkt dra av koppen. Enkelt uttryckt är du inte tillräckligt stark för att motsätta sig luftens kraft som krossar sugkoppen mot glaset. Du kan dock enkelt ta bort sugkoppen från fönstret genom att låta atmosfärisk luft komma till andra sidan sugkoppen. Sticka en penna eller stift mellan koppen och glaset för att bryta tätningen och därigenom låta luft strömma bakom sugkoppen. När detta händer avbryter krafterna på koppen från luften på båda sidor varandra och koppen krossas inte längre mot glaset. Med dessa begrepp i åtanke bör det nu vara uppenbart att sugkoppar inte fungerar i rymdens vakuum.
även när luftens kraft på baksidan av din hand avbryter luftens kraft på handflatan, blir din hand fortfarande krossad i mitten mellan dessa två motsatta krafter. Lyckligtvis finns det också tryck inuti din hand riktad utåt vilket avbryter lufttryckets inre kraft. Som ett resultat finns det ingen nätkraft på ytan på din hand. Det inre trycket orsakas inte av luft utan orsakas av fångat vatten. Inre kroppstryck skapas och upprätthålls genom att ha halvstyva celler som pumpas upp med vatten med hjälp av de kemiska attraktiva krafterna mellan vatten och joner som natrium. Varje cell är lite som en vattenballong. Om du pumpar vatten i en ballong kan det inre vattentrycket avbryta det yttre lufttrycket och ballongen håller sin form utan att krossas.
om du gör en behållare lufttät och sedan minskar dess inre tryck så att den avbrytande effekten försvinner, är vikten av atmosfärisk luft verkligen tillräckligt stark för att krossa behållaren inåt. Ta till exempel en tom metallfat och värm upp den med locket av så att luften inuti tunnan värms upp, expanderar och delvis släpper ut. Nu, placera locket på tätt och placera pipan i en pool av is. När den återstående luften i cylindern svalnar, förlorar den sitt tryck och kan inte längre avbryta lufttrycket utanför cylindern. Som ett resultat imploderar fatet.
Observera att även om det inre kroppstrycket och det yttre lufttrycket inte är exakt lika och därför inte avbryter varandra, är de flesta vävnader i kroppen tillräckligt starka för att motstå den resulterande nettokraften. Till exempel, om du placerar en människa i rymdens vakuum utan rymddräkt, kommer det att finnas det vanliga inre kroppstrycket men inget yttre lufttryck för att avbryta det. Trots denna skillnad kommer en sådan person inte att explodera eftersom huden är tillräckligt stark för att motstå trycket. Vakuumexponering skadar verkligen människor och orsakar till och med döden efter några minuter, men det får inte människor att explodera från tryckskillnaden.
ämnen: luft, lufttryck, atmosfär, tryck