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第725节（第3页）

6.第一次世界大战，德国克虏伯公司制造了“巴黎大炮”，射程120公里，炮弹可抵达32公里高度。为什么大炮的射程如此远？

水：

大气有压力，水同样也有。但大气的稀薄程度不均匀，10公里以上的大气总重量才占全部大气重量的四分之一。大气本身重量又很轻，最终100公里厚的大气和10米厚的水造成的效果是相同的。

如何衡量水和空气在制造压力上的差异呢？我们引入密度，就是相同体积内的重量。使用密度时，一般让体积为某个具体数值。比如1个立方米，就是边长高都是1米的一个方块。讨论1立方米的空气和水的重量，这个重量值就是空气和水的密度。水的密度是1立方米是1000公斤，大气中最稠密空气的密度是1立方米是1.2公斤。因为水的密度远远大于空气，并且大气层不均匀，最终10米水等效100公里大气。

海洋最深处是马里亚纳海沟，达到10公里以上，这个压力的效果和大气10公里的效果不可相提并论，此刻压力是大气压的1000倍。宇航员在太空，需要平衡1个大气压即可。在海底最深处，要平衡1000个大气压。所以探索海洋难度超过了太空。

在游泳池中或小河中，会感觉到身体变轻，不怎么需要腿部力量支撑。这又是怎么回事呢？

观察上面左右2个图。左边青色部分是水，绿色的十字部分也是水。右边青色部分是水，橙色的十字部分是某物体。左右两图中绿色和橙色部分的形状完全相同。先观察左图。青色部分的水保持形状不变，是因为绿色部分有水填充着。如果绿色部分的水消失了，青色部分的水的形状就要变化，水面就降低了。观察左右两图中青色部分的水，发现两部分水的形状没有任何区别，这说明右图中橙色部分的物体对青色部分水所产生的效果和左图中绿色部分水对青色部分水产生的效果完全相同。否则两边的青色部分会有差别。现在观察左图，绿色部分的水保持在中间位置不移动。按照牛顿的观察，此部分水是有支撑的，否则就会沉下去到底。而这个支撑的力和绿色部分水的重量完全相同。对于右图而言，青色部分并不知道橙色部分是什么，仅仅知道橙色部分对青色部分作用的效果等同于橙色部分充满水，那么青色部分对橙色部分的作用就是产生支撑力，等于橙色部分全部都是水的重量。现在命名这种支撑力为浮力。现在我们把水全部换成汽油、酒精或者什么其他液体，那么上述的分析不变。也就是说浮力（或者说支撑力）的大小就等于某个物品所占据液体体积所对应的液体重量。记录中以阿基米德讨论为最早。

我们的身体主要成份是水，不易被压缩。假设是空气的话，我们就不能潜水。即便采用一些手段潜水，潜入10米，我们就要被压到原来体积的一半了。

正常情况下，空气无所不在，如果想要消除大气压力，就要完全消除空气。某个空间中没有任何气体、液体或其他物质，我们称之为真空。比如太空中就可以称之为真空，而且这个真空比地面上我们制造出来的真空更干净。100公里厚的大气等效为10米高的水柱，也等效为0.76米的水银柱。因为水银的密度是水的100.76=13.4倍。如右图，取1米长的玻璃厚管，其中一端是封闭的，另一端开口。灌满水银，堵住开口放入水银池后放开堵口，水银池表面橙色部分承受大气压力，粉色部分承受玻璃管内水银压力，当两者相同时，水银面保持平衡。也就是说，100公里高的大气和0.76米高的水银柱产生的压力相同。而在玻璃管内超出0.76米的部分就是真空。实际上里面有少量水银蒸气。

思考：

1.现在我们将液体换成气体，也就是说，空气对其中的物体有没有浮力？【氢气球为什么要用绳子牵着？不然就飞跑了】

2.鸟在空中飞行，飞机在空中飞行，是浮力起的作用吗？【我们为什么飞不起来？】

3.早年农村可以见到手动式抽水机，在使用前要给上面的橡胶活塞倒些水来密封。那么井水最高能抽高多少米？【1个大气压对应多少米高的水？为什么可以这样估计？】

4.人蹲久了，突然站起来，为什么会眼前发黑、发晕？【人心脏的压力，至少可以把血液提高多少？考虑到维持血液流动】

5.接问题4，长颈鹿身高5.5米，什么情况对它生命可能造成威胁？【脖子长，采食范围大，可高可低，那么…】

生活中出现的压力和浮力：

1.自来水系统、喷泉

2.抽水马桶水箱（浮力结合杠杆实现自动注定量水、水压力实现冲）

3.打气筒

4.过桥米线的汤

5.血压计

6.孔明灯

7.公园里面的游船

在地球上，任何物体都受到地球的吸引力，所以重力无所不在。我们生活在大气中，周围物体都受到大气的浮力。不过空气密度小，浮力很小，多数情况下都可以忽略。当某些物体很大时，浮力就是不可忽略的。

古代的应用：

船，是影响人类文明进程的工具。道路和运输，一直是制约文明交流和发展的主要因素。在现代机械和化工没有发展起来前，水运是性价比最高的运输手段。在4000年前，古希腊人就驾驭船，殖民地中海和黑海区域。南岛语系的人征服印度洋和太平洋也必须使用船。在运输量需求大的地方，人类开凿运河沟通水路。比如灵渠、京杭大运河、基尔运河、巴拿马运河、苏伊士运河。船的漂浮是依赖浮力，而前进的动力则可以是人力（希腊三桨座战船trireme）、风力（中国硬帆、阿拉伯软帆）、机械动力（蒸汽机.富尔顿）、核动力（鹦鹉螺号）。

近代的应用：

1.气球，包括热气球和氢气球。可以带人飞上天空，从新的角度观察世界。在飞机不成熟的年代，气球可以进行侦查（炮兵校准）、空中运输（齐柏林伯爵）。在航天技术不成熟的年代，气球可到达平流层顶部，进行天文观察。

2.挖掘石油，往油井中注入高压热水，可使石油自动喷出。像自流井是内部本身压力大，足以克服液体升高至地表对应的压力。在深井中采水，依靠泵水机强大的压力克服水自身的重力。采水溶性矿（岩盐）或热熔性矿（硫磺），方法类似。

观察：

1.香烟对身体有害，但是很多人在吸。观察吸烟的过程，看烟是如何进入身体的，注意站在上风口避免受害。

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