阳光明媚的下午,在皖南地区的一个幽静的小山村,这里青山绿水环绕,鸟鸣花香。三三两两的中年妇女相结伴,在小河畔蹲坐着,一边闲聊家常,一边把浸湿衣物放在大石板上,用棒槌反复地敲打,每一次捶打都是水花四溅,直到把衣服洗净为止。笑声、水声交糅在一起,好一派热闹的景象。
那么,我们可能要有疑问了,就凭借小小的棒槌捶打几下,就能把衣服里面的脏污捶打出来?衣服就真的可以被洗干净?这是什么物理常识?
这是一道普通的全国物理竞赛题,答案却很出人意料。
有些人认为答案是,把衣服上的灰尘打碎,以便于洗涤。这个答案最可笑,衣服上的灰尘不是大块泥土,灰尘本身就非常细小,被棒槌击碎太离谱。
有些人认为答案是,增大棒槌与灰尘之间的摩擦,将灰尘带走。这个表达更勉强,由于棒槌每一次的捶打,对于衣服产生的力都是瞬间的压力,并不是摩擦力,棒槌也不是什么带电体,所以将灰尘带走更不可能。
好多人认为答案是,棒槌的捶打,使衣物突然运动起来,而衣物上的灰尘由于具有惯性仍然静止,从而使灰尘脱离衣物。乍一看是有点道理,可是仔细想一想,这个回答用在晒被子时用木棍敲打被褥,从而使尘土与被褥分离的情况更合理。
我们可以用牛顿第一定律解释一下晒被子时用木棍敲打的物理原理“棍子敲打被褥之前,被褥与尘土都处于相对静止状态,当用棍子猛地敲击被褥,被子突然向前运动,但是尘土由于惯性继续保持原来的静止状态,导致尘土与被褥分离。”
但是,此题中衣服所放的地方与被褥不同,被褥放在空中,有大幅移动空间,而衣服则被放在地上,即便实际捶打,衣服也几乎没有发生大幅的移动。更为重要的是,此种情况下的灰尘是混合在液体中的,液体如果不喷出去,混合在液体中的灰尘不可能单独飞溅出去!所以此解释不适用于此情景。
其实,真正能使衣物清洗干净的原理是:棒槌捶打衣物,迫使湿衣服里面的水从衣服纤维之间的缝隙中高速喷出,利用高速水流将灰尘冲洗掉。这是利用了初中物理中的什么物理原理呢?
力、热、电、磁、光、声都想一想,似乎只有运动学以及力学知识、能量来解释比较符合了。也就是说,由于棒槌的迅速敲打,使衣物纤维之间的水高速飞溅,这些水在高速运动时产生了巨大的动能,从而使衣服纤维之间的灰尘受到了强大的推力,然后随水一起喷溅而出。
也就是说,用棒槌捶打衣服这种方式是可以洗干净衣服的,但是并不是所有的衣物都适合这种方式敲打,有些衣服如果这样敲打,早就坏掉了,如:皮衣。
棒槌的捶打,洗干净了衣服。简单的生活场景,有趣的物理知识。让我们随时随地养成见物思理的良好习惯吧。
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