-
1 # 火星一號
-
2 # 星辰大海路上的種花家
100斤鐵球能在馬裡亞納海溝“存活”嗎?不會被壓強壓成餅嗎?
首先要明確一點,壓扁是不會的,因為在球體周圍均勻受力的情況下不會扁,只會有可能被極高的壓力壓縮小一點,但以馬裡亞納海溝底部的壓力,按最深處大約1100個大氣壓計,鐵球的尺寸並不會有明顯的改變!為什麼鐵如此能抗壓呢?
一、鐵的抗壓強度和壓扁有關係嗎?
一般鑄鐵的抗壓強度資料為200MPa,大約相當於每平方釐米上承受2000千克壓力,即相當於20千米水下的壓力,但這抗壓強度並非壓扁的強度,而是結構損壞破裂的資料!
材料的抗壓強度表示外力施加的極限,但請注意了,有一個要求:無側束的狀態下的抗壓極限,超過這個數值材料將出現破損碎裂以及屈服變形等!
無側束狀態指得是材料周圍沒有保護,即提供了材料形變的與屈服的空間!
但鐵球在馬裡亞納海溝底部並不具備這個條件,因為壓力來自四面八方,全方位無死角,因此從這一點來看,即使到達20千米深的海底,也一樣無法將這個鐵球壓扁!
二、要多深的位置才能讓這個球體明顯變形呢?
並不是固體材料在高壓下不會變形,固體的原子間幾乎就沒有間隙,因此很難被壓縮,但並非不能壓縮,在高壓下缺陷和原子之間的間隙會被彌補,緊接著就會進入電子之間斥力對抗的距離,因為原子外層電子都帶負電荷!但極高的壓力仍然會使克服它們之間的斥力,距離越來越近,一直到白矮星標準的原子核周圍,達到電子簡併力的極限抗壓狀態,當然地球上即使在地核也達不到這個要求:
地球核心物質密度:107克/立方厘米
太陽核心物質密度:150克/立方厘米
地表物質的鐵密度大約為7.8克/立方厘米,那麼在地核處這個鐵球直徑將縮小成現在的1/2.4,這看起來就是明顯縮小了,但這是在6370KM的地核深處!
或者可以這樣簡單計算,假如按1/10的比例能明顯感覺大小變化的話,大約需要637KM的深度,當然地球上根本就找不出這樣的地方,畢竟就是科拉超深孔也不過是12262M而已,距離637KM還有625KM的距離!
但即使在地核處也不能壓扁這個鐵球,它依然是一個球,只是變得小了一些!
-
3 # 映象科普
一個鐵球,能不能在馬裡亞納海溝溝底“存活”,跟它的質量沒有關係,因為鐵球的抗壓強度非常高,哪怕是地球上最深的海底,也無法把它給壓碎。
雖然馬裡亞納海溝溝底水壓強很大,但是它也並不能把鐵球壓扁,當然了,這裡有一個前提條件是鐵球是實心的,而不是空心的,所以說,這個問題的關鍵在於鐵球到底是實心的還是空心的,如果是實心的,管它是1斤,100斤,甚至是1噸或者是100噸,那都沒有關係,鐵球都不可能被壓扁的。
不過如果是空心的話,那麼鐵球的抗壓強度可能就沒有這麼厲害了,在水壓的作用下,鐵球就有可能被壓扁,甚至是壓碎都有可能,那麼為什麼一個空心就能對鐵球的抗壓強度帶來如此大的影響呢?就著這個問題,我們不妨來假設一下,假設有一個裝滿了水的氣球(內部沒有一點空氣),將其從大海扔下去,按道理來說,氣球應該會懸浮在水中,不過呢,由於水壓對其體積有一定的壓縮作用(雖然壓縮的範圍很小),所以氣球會慢慢往下沉。
慢慢往下沉的過程中,氣球所在環境的水壓強也就越來越大了,那麼問題來了:氣球能被水壓壓碎嗎?答案是不能,其實你可以試著想一下,氣球的各個方向所受到的水壓強基本上是沒有區別的,因為氣球的體積足夠小,完全可以忽略水壓強在如此小維度的變化。所以呢,氣球相當於在各個方向上受到了同等大小的力,氣球其實就處於平狀態了,根本就不可能被壓碎的。
回到題目中的這個問題來,鐵球就更不可能被壓碎了,因為一方面鐵球的抗壓強度很大,另外一方面,鐵球和水一樣同樣是受到了各個方向的平衡力,所以也是處於平衡狀態,也不會被壓碎的。更重要的是一點,我們通常測得的鐵的抗壓強度,其實是在無側向束縛力的條件下測得的極限抗壓強度,而題目中的鐵球,進入到了水中之後,受到的力是來自各個方向的,壓碎鐵球需要克服的就是鐵原子之間的斥力,而這個力是強相互作用,僅僅依靠地球上萬米的水深,是無法將其壓縮的,如果想要做到明顯的變形,那麼至少得在水深幾千千米的深度,而地球上並沒有這麼深的水。 -
4 # 賽先生科普
“存活”是肯定能夠存活的,鐵球是不會被海底高壓給壓扁壓垮的,但前提是這顆鐵球得是實心的(或者是隻存在一定程度上的空心)。
馬裡亞納海溝是全世界第一深的海溝,其最低處大約是一萬一千米深,而我們知道水壓隨深度變化關係是:每加深10米就提高一個大氣壓數值,因此在一萬一千米深的海底,其水壓相當於一千一百倍大氣壓。
千倍以上大氣壓聽著確實非常嚇人,至少我們目前已知的大多數生物是無法承受這種壓強的(人類只能接觸深潛器進行探索)。但這種壓力對於實心鐵球來講,算不了什麼,理論上的計算顯示,這100斤的鐵球,其體積會縮小(這是肯定的,受力就得形變),但縮小的程度有限,以半徑來講,只會縮短數十微米而已。
這種程度的形變,人眼是沒法識別出來的,也就是說這顆實心鐵球的形狀不會發生什麼變化。
當然了,如果這100斤的鐵球是空心的,那就另當別論,極端些,一個質量100斤,但卻又非常薄的鐵皮球,下潛不了多深就會被水壓擠扁。
期待您的點評和關注哦! -
5 # 兔斯基聊科學
馬裡亞納海溝是地球上海洋最深的地方,海水壓力非常的大。不過如果我們在馬裡亞納海溝扔下一個實心鐵球的話,它是不會被壓扁的。
馬裡亞納海溝有多恐怖?馬裡亞納海溝海溝最深點低於海平面11034米。這裡的海水壓力是相當大的。海水的壓力是隨著深度的增加而增加的,即水深每增加10米大約就會增加一個大氣壓。像馬裡亞納海溝的最深點,這裡的海水壓力已經達到了1100個地面標準大氣壓了。這相當於一平方釐米的面積上承受1137公斤的壓力。一個成年人如果沉到了馬裡亞納海溝最深處,身體就會承受大約22740噸的壓力。人會瞬間被壓扁。這是因為人體的內部依舊維持在一個標準大氣壓的壓力,因此在海溝深處強大的內外壓力差的作用下,人會被壓扁。
如果是一個100斤的鐵球呢?如果這個鐵球是實心的,它是不會被被壓扁的。原因在於水壓對物體的四周都有壓力的。鐵球在深海中受到的壓力是來自四面八方的。而一個100斤的鐵球的直徑大約是37釐米。因此由於鐵球直徑高度引起的海水深度差是很小的,對於一個鐵球來說是可以忽略不計的。所以說實心的鐵球在馬裡亞納海溝是壓不扁的。
如果這個鐵球是空心的,它沉到馬裡亞納海溝就不好說了。鐵球裡面是較小的空氣壓力,外面時強大的海水壓力,這樣巨大的壓力差很可能就會把鐵球給壓扁了。
-
6 # 劉老師聊科學
答案是不會的。
馬裡亞納海溝最深的地方可以達到達6千米到11千米左右,是已知的海洋最深水壓最大的地方。那這裡的水壓是多少呢?
我們在初中物理時學過,液體壓強的公式p=ρgh ,其中,p是壓強,ρ是水密度,g是重力加速度,h是深度。
海水密度一般是水的1.02到1.07倍,這裡我們取1040kg/m^3,重力加速度取9.8m/s^2,深度取11km。
我們很容易計算出這裡的水壓是112112000Pa,我們四捨五入算作112MPa。
標準大氣壓是0.1MPa,那麼馬裡亞納海溝最深處水壓為 1120個標準大氣壓。
如果對於我們人類而言,在這個壓強下,肯定存活不了。
但是普通鑄鐵的抗壓強度大概在200MPa左右,還有很多鋼鐵的強度比這還要再高一些。我們很容看出,馬裡亞納海溝最深水壓比鐵的抗壓強度小的多。
所以,實心鐵球不會變形的,或者說,實心鐵,不管是什麼形狀,多大質量,都不會變形的。
而且一個100斤的鐵球,直徑有限,四周壓強幾乎平均,即使沉入更深的水底,那裡超過200MPa,也不會變形,只可能只會發生些微的形變,就是直徑縮小。
但是,如果這是一個空心鐵球,就不一定了。而且如果空心特別大,當空心鐵球的密度小於海水密度時,它會飄浮在水面,必須要施加外力才能讓它下沉,這時候,它收到的壓力就不平衡了,會變形,甚至破損。
-
7 # 小碩說事
我也不懂,但是我在考慮另一問題,就是來自左右的壓力,你們都在說上下壓力吧?我再考慮左右的壓力,如果是這樣,對等,鐵球掉下去也沒事啊。
-
8 # 坦蕩溪流V
壓扁前提是上下受高壓左右不受壓,就像壓鐵餅似的,水底壓力再大也是四面八方都受力的,何來壓扁一說。提這種問題的人應該沒學過物理
-
9 # lgp3651
如果壓力夠大的話,鐵餅可以壓成鐵球,鐵球卻壓不成鐵餅。因為固定體積的形狀,球體面積是最小的,壓強不變的情況下,球體承受的壓力最小。就像往氣球裡不斷吹氣氣球不爆的情況下,各種形狀的氣球總是越來越趨向於球體,不會把球體吹成餅體,只會把餅體吹成球體。
10000多米的深海中水壓很大,如果是空心的球可能被壓扁,但是對於實心的鐵球,這點壓力並沒有什麼作用,鐵餅還是鐵餅,不會被壓成鐵球。
-
10 # 哲學淺釋
如果有一公分厚的鐵殼,再給它裝上一定量的水銀,(不能裝得滿滿的,裝得太滿鐵殼隨著壓力的增大會暴炸)留有一定的空間,也不會被壓偏。
-
11 # 趙榮華
這個獅子魚在7000米處可以游來游去,為什麼獅子魚沒有被壓強壓成餅,並希請科學家重視它的要剖開內部的重要巧能防壓強成餅的秘密。如果掌握了魚內巧能防壓強成餅的重要規律,並就今後能仿深魚,並能創新制造這艘潛水艇,可以在深海下游來游去!
回覆列表
雖然馬裡亞納海溝的水壓很高,但這不可能會把實心的鐵球壓扁。鐵球的抗壓強度非常高,足以抵抗地球上最深海底的水壓。
隨著海水深度的增加,水壓會變得越來越高。一般而言,水深每增加10米,水壓就升高1個地球表面大氣壓。在深度為11公里的馬裡亞納海溝底部,水壓可達1100個地球表面大氣壓。
以常見的鑄鐵(包含鐵、碳和矽)為例,其抗壓強度為2000個地球表面大氣壓,這相當於水深20公里的水壓。因此,在馬裡亞納海溝的底部,鐵球完全可以承受住那裡的水壓,它基本上不會發生變形,更不會被壓扁。鐵球的抗壓強度與質量無關,無論是1斤,還是100斤,或者100噸,鐵球都不會在馬裡亞納海溝中被壓扁。
倘若鐵球是空心的,如果它的抗壓強度不夠高,那麼,在馬裡亞納海溝底部的巨大水壓作用下,空心鐵球就會被壓扁。這是深海潛水器需要面臨的挑戰,它們需要有足夠高的結構強度,才能潛到馬裡亞納海溝之底。
雖然地球上沒有足夠深的海洋,但太陽系中的其他天體上存在遠深於地球海洋的水體,例如,木衛二的深度高達100公里的地下海洋。在木衛二冰凍表面下方10至30公里的地方,那裡有足夠的溫度來維持液態水的存在。
考慮到木衛二的質量較小,它的水壓隨著水深增加而升高的幅度沒有地球那麼大。木衛二的表面重力加速度為1.31米/平方秒,地球是它的7.5倍。根據線性關係,可以計算出木衛二100公里深的海洋底部水壓為1335個地球表面大氣壓。儘管木衛二的海洋非常深,但其底部的水壓並不高,實心鐵球的強度足以抵抗住,它並不會被壓扁,就算考慮到地下海洋上方10至30公里厚的冰殼也是如此。