前幾天突然朋友圈爆出一張這樣的圖

后面多所學(xué)校爆出類似的消息。

就在小編喜出望外的時(shí)候

被官方辟謠圖片系ps

但是剛好放假又沒(méi)什么事做

就估算了一下究竟需要多少黃金

才能影響到重力加速度的5%？

1

Q：老師，我想問(wèn)個(gè)化學(xué)題，檸檬皮汁為什么會(huì)引爆氣球，分子式咋寫？

by 匿名

檸檬皮汁的主要成分是D-檸檬烯（高中生物選修一提到過(guò)壓榨法提取橘皮精油），分子式為C10H16，它的結(jié)構(gòu)式如下：

氣球是由天然乳膠和一些配合劑加工而成的，天然乳膠主要成分是順-1, 4-聚異戊二烯，結(jié)構(gòu)式如下圖：

根據(jù)有機(jī)化學(xué)中的相似相溶原理，當(dāng)檸檬皮汁滴到氣球上時(shí)，會(huì)讓那一部分橡膠溶脹，就是溶劑分子（檸檬烯）進(jìn)入到橡膠交聯(lián)的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)中，使得橡膠的體積膨脹。橡膠溶脹之后力學(xué)性能會(huì)大幅度下降，進(jìn)而讓氣球爆裂。

悄悄地告訴你，橘皮精油也可以用來(lái)溶解泡沫塑料（聚苯乙烯）。

By?重光

2

Q：導(dǎo)線通交流電時(shí)，為什么會(huì)產(chǎn)生集膚效應(yīng)呢？

by?LDZ

如下圖所示：

當(dāng)交流電I沿紅色箭頭方向增大時(shí)，會(huì)產(chǎn)生變化的環(huán)形磁場(chǎng)H（圖中的帶箭頭的藍(lán)色環(huán)），而變化的環(huán)形磁場(chǎng)又會(huì)產(chǎn)生環(huán)形電流Iw。從圖中可以看出，環(huán)形電流在環(huán)形磁場(chǎng)內(nèi)側(cè)的方向是和I相反的，而在環(huán)形磁場(chǎng)外側(cè)的方向是和I相同的，所以使得導(dǎo)線內(nèi)部的電流減小，而表面的電流增強(qiáng)。這對(duì)輸電來(lái)說(shuō)是不利的，電流集中在電線表層，相當(dāng)于減少了導(dǎo)線的橫截面積，在導(dǎo)線上損耗的電能就變大了。

一種減弱集膚效應(yīng)的辦法是采用利茲線，將多條相互絕緣的金屬導(dǎo)線相互纏繞，減弱渦流的影響。實(shí)際上的輸電線用的就是鋼芯鋁絞線，電阻率較低的鋁線在外層相互纏繞，主要起到導(dǎo)電的作用；而鋼芯在內(nèi)層，起到增加強(qiáng)度的作用，由于有集膚效應(yīng)，鋼芯上只承載極少的電流，損耗的電能小。

By 重光

3

Q：地下1000m處要有多少金(元素符號(hào):Au)才能影響到單擺實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的5%？

by 億塵煙沙

已知地球平均密度是5500千克/立方米，金的密度19300千克/立方米。我們假設(shè)金礦是位于測(cè)量位置d=1000m以下的球形腔（其半徑為r），也可以認(rèn)為這個(gè)球形腔密度改變了?ρ=13800千克/立方米。并且假設(shè)金礦中心就位于測(cè)量點(diǎn)的正下方（如果中心和測(cè)量位置有水平位移x，那么重力加速度反常也存在一個(gè)分量，我們這里考慮反常最大的情況，也就是x=0）。那么根據(jù)球形腔密度改變引起的附加引力：

代入可以得到5%的重力加速度偏差需要的金礦相當(dāng)于一個(gè)半徑約為十三萬(wàn)米的金礦球體，（大約位于上地幔中），也就是大約10^12噸金礦，這還是假定金礦是純金的情況下得到的數(shù)據(jù)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，地幔的黃金儲(chǔ)量約為1億噸，因此含這么多純金的球體是不可能的。況且，一般來(lái)說(shuō)，每噸金礦石含金量0.2-0.3g就具有開(kāi)采價(jià)值，這點(diǎn)含金量對(duì)礦石密度的影響可以忽略不計(jì)，結(jié)合前面的計(jì)算數(shù)據(jù)，如果想靠金礦明顯改變重力加速度是不可能的。

By Nothing

4

Q：力是相互的，那掰手腕靠什么取勝呢？?jī)蓚€(gè)人的力不該是平衡的嗎？如果我想贏有什么秘訣呢？

by?一顆星星都是愛(ài)

首先,糾正一下題目里的表述問(wèn)題。兩個(gè)人的力不能說(shuō)是平衡的，而應(yīng)該說(shuō)兩個(gè)人各自受到對(duì)方施加的力大小相等。想要分析前臂的轉(zhuǎn)動(dòng)情況不光要分析對(duì)方施加在自己身上的力還要考慮自己施加在前臂上的力。因此，即便每個(gè)人受到對(duì)方施加的力大小相同也不能保證兩個(gè)人一定不分勝負(fù)。

目前，掰手腕已經(jīng)發(fā)展成一項(xiàng)獨(dú)立、成熟的體育項(xiàng)目，國(guó)內(nèi)一般稱為“斗腕”，想要在斗腕中取勝光靠蠻力可不行，技術(shù)、策略同樣缺一不可，有興趣的讀者可以搜索“斗腕”查一下它的訓(xùn)練方法和競(jìng)技技巧。

By Nothing

5

Q：一個(gè)裝滿水的瓶子，怎樣最快地把水全部倒出來(lái)。比方說(shuō)直接把瓶子倒過(guò)來(lái)，或者傾斜一定角度，讓水盡量不把瓶口封住。

by 。。。

當(dāng)你把裝滿水的瓶子倒過(guò)來(lái)，水當(dāng)然會(huì)流出來(lái)。瓶?jī)?nèi)的氣壓會(huì)越來(lái)越小，瓶?jī)?nèi)外的壓強(qiáng)差會(huì)阻礙液體進(jìn)一步流出。題主給的方法說(shuō)傾斜一定角度，盡量不讓水把瓶口封住確實(shí)是個(gè)好辦法，因?yàn)檫@樣可以始終保持瓶?jī)?nèi)外壓強(qiáng)一致，但是這樣就不能充分利用重力。

還有一種辦法是邊轉(zhuǎn)動(dòng)酒瓶邊倒，因?yàn)檗D(zhuǎn)動(dòng)形成的渦旋可以將瓶?jī)?nèi)外連接起來(lái)，這樣既能保證平內(nèi)外氣壓平衡又能充分利用重力。當(dāng)然，還可以狂甩把水甩出來(lái)，就像洗衣機(jī)甩干衣服一樣。

By Nothing

6

Q：為什么收音機(jī)在沒(méi)有信號(hào)是會(huì)發(fā)出沙沙聲？為什么不會(huì)發(fā)出別的聲音？

by 雷電

收音機(jī)是接收無(wú)線電廣播發(fā)送的信號(hào)，并將其還原成聲音的機(jī)器。我們知道收音機(jī)是利用無(wú)線通信的方式實(shí)現(xiàn)的。而無(wú)線通訊中為了實(shí)現(xiàn)將較低頻率的信號(hào)發(fā)射出去，一般要利用調(diào)制這一手段。調(diào)制也就是指利用低頻信號(hào)直接控制高頻信號(hào)的振幅、頻率、相位等參數(shù)，從而使高頻信號(hào)具有低頻信號(hào)特性的過(guò)程。而調(diào)制中的不同參數(shù)的控制也延伸出調(diào)幅、調(diào)頻、調(diào)相三個(gè)概念。而在長(zhǎng)距離高頻信號(hào)的傳輸后，這個(gè)信號(hào)還要被接收機(jī)還原出來(lái)，這個(gè)從高頻已調(diào)波信號(hào)中檢出低頻調(diào)制信號(hào)的過(guò)程，稱為解調(diào)。也對(duì)應(yīng)檢波、鑒頻、鑒相三個(gè)調(diào)制調(diào)制信號(hào)還原的過(guò)程。

而在沒(méi)有信號(hào)，也就是收音機(jī)無(wú)法解調(diào)收到的信號(hào)時(shí)發(fā)出的沙沙聲，就是我們常說(shuō)的白噪聲，也就是所有頻率具有相同能量密度的隨機(jī)噪聲。類似的還有電視機(jī)的雪花聲、吹風(fēng)機(jī)的嗡嗡聲等。其主要來(lái)源為內(nèi)部的導(dǎo)體，器件，收到的宇宙輻射波以及周圍的電磁干擾信號(hào)等。當(dāng)然白噪聲也是有辦法去除的以及人為生成的，此外白噪聲也有一定的醫(yī)療作用，有興趣的讀者可以了解一下。

By Aaron Chen

7

Q：晶體為什么不可能由正五邊形組成？而常見(jiàn)正三角形、正方形和正六邊形？

by 取個(gè)什么名字好呢

這是因?yàn)樵诰w結(jié)構(gòu)中，5次旋轉(zhuǎn)軸（繞軸旋轉(zhuǎn)360°/5=72°后與自身重合）是不存在的，簡(jiǎn)單理解，就是正五邊形不可以在平面內(nèi)周期排列而不留下任何空隙。下面進(jìn)行簡(jiǎn)單證明，如圖所示為垂直于旋轉(zhuǎn)軸的晶面，B點(diǎn)是由A點(diǎn)平移一個(gè)基矢得到的格點(diǎn)。假設(shè)在A點(diǎn)存在一個(gè)5次旋轉(zhuǎn)軸，將B點(diǎn)繞A點(diǎn)旋轉(zhuǎn)α得到B’點(diǎn)，由旋轉(zhuǎn)不改變格子，則B’點(diǎn)處必定原來(lái)就存在一個(gè)格點(diǎn)。由平移的性質(zhì)知，A點(diǎn)和B點(diǎn)等價(jià)，故將A點(diǎn)繞B點(diǎn)旋轉(zhuǎn)α得到A’格點(diǎn)。其中α=72°。由圖可知

由晶體的平移對(duì)稱性，必有

由幾何關(guān)系，得

代入α=72°，得：n=1+2cos72°≈1.62，這與n∈Z不符，故假設(shè)（A點(diǎn)存在一個(gè)5次旋轉(zhuǎn)軸）不成立。而我們把α=120°，90°和60°代入，n∈Z都是成立的，這些角度分別對(duì)應(yīng)了3，4，6次旋轉(zhuǎn)軸，因此正三角形、正方形和正六邊形的晶體是較常見(jiàn)的。

參考：黃昆《固體物理》

By Major Tom

8

Q：為什么在坐車的時(shí)候閉上眼睛感覺(jué)在后退？

by aitbai

這個(gè)問(wèn)題牽涉到物理學(xué)中一個(gè)非常重要的原理，這個(gè)原理導(dǎo)致了相對(duì)論的產(chǎn)生。那就是大名鼎鼎的相對(duì)性原理，這個(gè)原理的大意是：在任一慣性系中觀察到的物理規(guī)律是完全一樣的。也就是說(shuō)你無(wú)法通過(guò)在慣性中做實(shí)驗(yàn)來(lái)區(qū)分兩個(gè)相互運(yùn)動(dòng)的慣性系?；谶@個(gè)原理，如果車是完全勻速運(yùn)動(dòng)的，你閉上眼睛是無(wú)法判斷車在前進(jìn)還是后退的。這里有一個(gè)詞需要解釋：什么叫無(wú)法判斷？眾所周知，人的感覺(jué)是不太準(zhǔn)確的，即便是在勻速直線運(yùn)動(dòng)的車上的乘客，他閉眼睛后也可能感覺(jué)車在朝某個(gè)方向運(yùn)動(dòng)，消除由于人的感覺(jué)不準(zhǔn)確造成的影響的方法是，讓乘客閉眼后隨機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角度，然后讓他指出他認(rèn)為列車行進(jìn)的方向，經(jīng)過(guò)多次試驗(yàn)如果他指出的方向均勻分布在各個(gè)方向上我們就可以認(rèn)為，他無(wú)法判斷車朝什么方向運(yùn)動(dòng)。

在實(shí)際生活中根本不存在勻速直線運(yùn)動(dòng)的車，每輛車多少都有一點(diǎn)加速度，推背感就是人對(duì)加速度的一種常見(jiàn)的感受。人即使閉上眼睛也能感知加速度，但是加速度方向和行進(jìn)方向并沒(méi)有直接關(guān)系，比如前運(yùn)動(dòng)過(guò)程中加速人可以體會(huì)到推背感，車在向后運(yùn)動(dòng)過(guò)程中減速人同樣可以體會(huì)到推背感。不過(guò)，人腦會(huì)下意識(shí)將加速度方向和某個(gè)行進(jìn)方向聯(lián)系起來(lái)，比如，說(shuō)到推背感我們一般都認(rèn)為是汽車向前起步加速時(shí)的感覺(jué)，當(dāng)你蒙上眼睛后，缺少了外界物體的參考，這時(shí)你感到了推背感，你的大腦會(huì)下意識(shí)認(rèn)為車在向前加速行進(jìn)，殊不知，此時(shí)也可能是向后減速行進(jìn)，這時(shí)你的判斷就會(huì)和車的實(shí)際運(yùn)行情況相反。

綜上，之所以出現(xiàn)題主說(shuō)的情況有兩個(gè)原因：一是人的感覺(jué)不準(zhǔn)確造成的。另一種車存在加速度造成的。

By Nothing

本期答題團(tuán)隊(duì)

物理所? ?重光、Major Tom、Nothing、Aaron Chen