| 年少时，思维活跃，总会脑洞大开，常常问出一些不靠谱的问题，下面这些问题你想过吗？ 据说，孙悟空是以音速飞行的，因为他的筋斗云就是音爆云，这是真的吗？在水中以音速运动又是怎样的情况呢？ 声音的本质就是介质振动的疏密波（纵波）。一架飞机飞行的过程中碰撞空气产生振动，这种振动就以声波的形式向外扩散。当达到音速的时候，飞机在碰撞自己跟前的空气，而空气却来不及将这种挤压扩散出去，因而被紧密地压在一起，对飞机产生剧烈的阻力和扰动，这一现象叫音障。 在这一过程中，被挤压的空气有很大的压强，高压下空气中的水蒸气被液化成小水滴，形成一片白色的“云”。这一现象就叫音爆云。音爆云和音爆都只在飞机突破音速的那一刻产生，一般来说持续几秒钟—没有飞机会一直卡着音速飞行。速度完全超过音速以后，飞机自身反倒平静了许多。 飞机仍在碰撞空气，但它将自己发出的声音甩在了身后，本来应该以球面波形式传播出去的声波，波前此时形成了一个锥形面—飞机在锥尖的位置。 飞机外面的你在“声锥”之外什么都听不到。当声锥界面经过你的位置时，空气压强的突变会使你听到如爆炸一般“砰”的一声，这就是音爆现象。之后你在声锥之内了，听到的就是正常的飞机飞行声。 上面描述的“声锥”有个学名叫激波。在任何介质中，点波源的速度超过介质中的波速，都会产生激波现象。 水中声速为1500米/秒左右，如果一个物体能在水中超过这个速度，想必会产生比空气中更加剧烈的激波现象，只不过这样的现象很少被观察到。 虽然水中声速很快，但水面波（就是一枚石子投入水中产生的涟漪）往往波速很慢——一般每秒只有几米。跑得快的船在水面可以产生艏波，这也是一种激波现象。事实上，这一现象甚至对光也成立。真空光速是不可超越的，但介质中的光速却可以。 一些高能粒子可以具有比介质中光速更高的速度，这也会发生类似的激波现象，学名叫切连科夫辐射。这一现象在高能粒子的探测中有重要应用。 为什么光可以用东西挡住，声音却不可以？ 其实声音也是可以用东西挡住的，光也可以不被东西挡住。你问题中的光指的是我们能够看见的可见光，你问题中的声音也只是可以听到的声音。 在物理上，光和声音都是一种波动现象。只不过一个叫电磁波，一个叫机械波而已。而决定一个波会不会被一个东西挡住的因素很简单：波长的尺度与物体的尺度。如果波长远小于物体的尺度，那么这样的波就会被物体挡住。反之则不会。 人能够听到的声音的波长在17毫米到17米这样一个尺度范围内，日常生活中的绝大多数东西也恰好都在这个尺度范围内。结果就是声波很容易绕过这些物体被我们听到，这种现象就叫衍射。 另一方面，可见光波长的数量级只有几百个纳米，这个尺度远远小于日常生活中物体的尺度，所以光看上去几乎就是直线传播的。 问题的关键不是光或者声音，而是波长。声波波长很短时就不能绕开物体了，超声波就是准直线传播的声波。同样，波长长的光波/电磁波也可以绕开物体。这就是你在家到处都能收到Wi-Fi信号的原因（Wi-Fi信号是电磁波，2.4GHz协议，它的波长差不多就跟你的脸一样宽）。 如果失控的电梯在做自由落体运动，里面的人在电梯即将落地时跳起，电梯在人落地前落地，那么此人会受伤吗？ 别笑，很多人小时候都想过用这种方法避险。答案当然是不行了。我们详细分析一下为什么不行。男子跳高世界纪录是2.45米，别忘了这是背越式的，运动员实际重心升高不到2米，这还是在有助跑的情况下。美国职业篮球联赛球星克里斯·韦伯 (ChrisWebber) 原地起跳纪录是1.33米，别忘了人家跳之前会下蹲蓄力加抬腿。 很不幸，你在自由落体的电梯里面，所以别说助跑了，下蹲都做不了。 现在，假设我们什么都不管了，我们疯了，我们认为你骨骼清奇，原地一蹦2米高。可那又怎样？电梯从10米高的地方失控，那你蹦完之后速度一抵消的效果，等于你从8米高的地方开始失控。你还是“妥妥滴”…… 现在，我们假设你是不世出的绝顶高手，苦修40年就是为了今天，你一蹦10米高！而且电梯天花板也非常懂事地先自己消失一会儿。这回你终于能活下来了吧？ 很遗憾，并不能。你还是“妥妥滴”…… 要记住，真正杀死你的不是速度，而是加速度。 来源：物理小识微信公众号（ID：wulixiaoshi），作者：未读。 |
GMT+8, 2024-11-24 21:42 , Processed in 0.050072 second(s), 22 queries , Gzip On.
Powered by Discuz! X3.4
Copyright © 2001-2021, Tencent Cloud.
