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第四辑 物理1（第1页）

为什么安全帽要做成半球形

建筑工地或是矿山里的工人们都要戴安全帽，而安全帽都是做成半球形的；在公路上飞驰的摩托车的骑手们戴的安全头盔也是半球形的。

为什么安全帽总是做成半球形的?

答案是半球形的安全帽最牢固。

一个物体的牢固程度，除了与本身的材料强度有关之外，更重要的在于它的外形，据测定，能经受外来冲力的最好形状是球形等凸曲面，这是因为，凸曲面能把受到的外加压力沿凸曲面分散开来，而且各处的受力比较均匀，这就使半球形壳体具有较大的刚度。

以建筑工人所用的安全帽为例，假设有一块砖头从高处落下，正好击中安全帽，由于重力加速度的作用，对安全帽的冲力极大并具有很大的破坏力，但光滑的半球形薄壳却能把集中冲击力沿球面均匀地分散开来，同时，帽内壁的弹性衬垫物又能继续使力得到缓冲，从而使头部因撞击而承受的压强大大减小。

据科学测定，安全帽的分散和缓冲作用能使冲击力减少5／6左右，足以使头部得到较好的保护。

因而，建筑工地和矿山都严格要求进入施工现场的人戴上安全帽。

同样道理，摩托车手的安全帽也可以使在发生交通事故时地面对车手头部的撞击力大大减少，从而减少伤亡。

知识点：牢固、材料、外形、刚度

为什么有时先看到闪电然后才能听到雷声

通常情况，雷雨天气里，闪电总是伴随着雷声，但有时候人们只看到闪电却听不到雷声。

这种现象是怎样造成的呢?

空气中的声速随气温的升高而增加，声音在较暖和的空气中的传播速度比在较寒冷的空气中快。

如果气温是向上递减的，那么，沿水平方向传播的声波，其上面部分就比下面部分传播得慢，因而声波的路径便向上弯曲。

由于气温在靠近地面较温暖而越向上越冷，声音的折射就使声音拐弯向上，因而不能沿地面传播得很远，相反，雷声的声波被地面附近较暖和的空气向上折射。

超过25千米的范围，由于声音的折射非常厉害，从而向上传播，这样，地面上的人就只能看到闪电而听不到雷声了。

下雷阵雨时，我们会发现，总是先看到闪电，然后才听到隆隆的雷声。

特别是当闪电离观察者距离很远时，会在闪电闪过一段时间之后，才听到从远处滚滚而来的隐隐的雷声。

这是为什么呢?

原来，这是由于声音速度远远小于光速的缘故。

声音在空气中传播速度为300米／秒，而光速可达到30万千米／秒。

这就像是缓慢的乌龟和敏捷的兔子赛跑，当兔子早已跑到终点许久了，乌龟才蹒（pán）跚（shān）爬到。

所以，在雷声与闪电的赛跑中，雷声总是要输给闪电。

但如果闪电就发生在你身边的话，你可能会在耀眼的闪电使你目眩（xuàn）神迷的瞬间，听到震耳欲聋的霹（pī）雳（lì）声。

知识点：声速、折射、光速

为什么下雪后环境显得特别寂静

下雪后，人们会发现雪不仅使大地显得异常洁净，而且雪后环境显得特别寂静，尽管车辆行人并未比平常减少许多。

这是为什么呢?

雪刚下时，地面上松软的积雪中有许多小空隙，雪中的小空隙吸收了周围环境中的声音，所以下雪后环境显得特别寂静。

这同纤维材料和多孔材料能吸音的原理相同，通过小空隙的声振动不能恢复原状，因而不能正常反射，它的大部分声能转化为热能，当然，这种热能是极小的。

当雪被压得比较坚实的时候，这种吸音能力就减弱了。

知识点：空隙、声音、吸收、声振动

为什么下雪后人们要在雪上洒盐

在冬天的北方，每当下了雪，清洁工人会用洒水车向雪面上洒上盐水，目的是使雪融化得快一些。

这里面有什么样的科学道理呢?

我们知道，在一般情况下，水在0℃时就会结冰，但如果在水里溶解某种物质的话，比如糖或者食盐，水的冰点就会降低，也就是说，加入了这些物质的水在0℃以下还不会结冰。

食盐是一种很容易溶解于水的物质，当水变成食盐溶液时，它的冰点就会降到-21．2℃。

所以，在雪面上洒上盐水后，当温度在零下十几度时，雪仍会融化。

知识点：结冰、冰点、降低、溶水

为什么倒啤酒时在杯中会产生大量气泡

把啤酒倒进酒杯时，会看到有许多气泡从杯底上升。

人们普遍认为，这些气泡原本就存在于啤酒之中。

但事实上，二氧化碳是溶解在啤酒里的，并不是以气泡形式存在的。

这些二氧化碳是怎样变成气泡的?

原来，气泡是在杯底、杯壁产生的。

在杯底杯壁表面有缺陷或者有尘埃的地方存在气穴。

这些容纳有空气的气穴，为二氧化碳从啤酒溶液中析出提供了一个液面，由于二氧化碳的进入而形成气泡。

在气泡上作用着浮力和表面张力。

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