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【博客物理学】:被水湿的沙子埋住,能自己出来吗?

已有 5332 次阅读 2017-9-30 22:02 |个人分类:学海无涯|系统分类:科研笔记| 博客物理学, 海滩、大气压

刚刚央视财经频道(CCTV-2)在播“是真的吗?”里面提出各种问题,让参与的人回答是不是真有可能发生。

一个问题是:夏日在海边的沙滩上玩沙子埋人的游戏(全身埋住、只露出头部来),如果沙子被水浸透了,里面被埋住的人能自己出来吗?

确实很难自己出来!有人被埋住后海水正好涨上来,周围人帮忙也没挖出来。最后还是报警、请了专业的人帮忙才脱险!(可能埋得比较深,上面沙子压得多一些。)

为什么会出现这种现象呢?节目里解释说:因为水充满了沙子间的缝隙,使得沙子成为一个整体、空气进不去,人要坐起来不仅需要承受身上覆盖的沙子的“压力”,而且需要承受周围更大面积的沙子的压力!

这答案靠谱吗?

不能算准确—— 沙子的压力其实只是很小一部分,一个人的力气还是足以顶起来的:就算这片“整体性”较好的沙子面积有一、两平方米(一个人身高不超过2米、宽度最宽处不超过0.5米,所以覆盖面积不会超过1平方米,加上浸水后的“关联”面积,就是1-2平方米的样子),其厚度也就是十几厘米。整个体积不过0.1-0.2立方米。沙子的比重大约是2.5。这些沙子大约几百千克。大概是一块大石头的重量。一个人确实很难“举起”,但不至于靠人帮忙还对付不了。

那么更大的力来自哪里呢?应该是大气压!

如果沙子是松散的,人起来的时候这种覆盖会“破碎”使得空气进入被覆盖的空间(这个过程比较快)、或者从缝隙进入(这个过程慢一点)。但是如果被水泡住,空气进不去(或者只能缓缓进入一点点),人要坐起来就必须反抗上面的大气压力做功。这种压力有多大呢?我们粗略估计一下:

一个大气压大约相当于10米水深的压强。前面估计的覆盖面积小于1平方米。就算覆盖面积是长1.5米、平均宽0.2米,也有0.3平方米!上面的大气压力相当于0.3 X 10 = 3立方米的水的重量 —— 就是3吨重!

需要吊车来帮忙才行!


大家节日快乐!




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4 吕喆 尤明庆 刘宇 李毅伟

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