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四節 生活中的物理
朋友，你是否知道生活中的各種現象都包含著奇妙的物理知識。下面，請隨我一起，進入多彩的物理世界。
馬路上的物理現象
我們都有這樣的經驗：站在馬路旁，當一輛鳴笛的汽車向我們開來時，聽到的聲音會越來越高，這就是多普勒效應。為什么會產生多普勒效應呢？我們知道，聲音是一種波，由于聲源產生的聲波能引起人耳膜振動。聲音振動的頻率越高，人聽到的音調就越高，反之就越低。
1、波源接近觀察者
波源接近觀察者時，觀察者單位時間內接收到的完全波的個數增多，即接收到的頻率增大；波源遠離觀察者時，觀察者單位時間內接收到的完全波的個數減少，即接收到的頻率減小。
2、觀察者接近波源
觀察者接近波源時，觀察者單位時間內接收到的完全波的個數增多，即接收到的頻率增大。觀察者遠離波源時，觀察者單位時間內接收到的完全波的個數減少，即接收到的頻率減小。
3、觀察者和波源沒有相對運動
在波源和觀察者沒有相對運動時，單位時間內波源發出幾個完全波，觀察者在單位時間內就接收到幾個完全波，觀察者接收到的頻率等于波源的頻率。
多普勒效應不僅適用于聲波，他也適用于所有類型的波，包括光波，電磁波等等。多普勒效應看似簡單，卻有著非凡的用處。例如光波的多普勒效應，又稱多普勒-斐索效應。因為法國物理學家斐索（1819-1896）于1848年獨立地對來自恒星的波長偏移做了解釋：如果恒星遠離我們而去，光的譜線就向紅光方向移動，成為紅移。如果恒星朝向我們運動，光的譜線就向紫光方向移動，成為藍移，并指出了，利用這種效應測量恒星相對運動的方法。
研究完了多普勒效應，下面讓我們來看看光的其他現象。晴天天空為什么是蔚藍的，晚霞為什么又紅又黃？太陽光先經過地球的
大氣層才能到達地面，大氣層的空氣與水蒸
氣，會把陽光向四面八方分散的發射，這叫
做散射。空氣分子對波長越短的光，就越容
易散射。當太陽光經過大氣層時，波長短的
藍，靛，紫光就被散射，在地球上日間的人
（B點）看到這些散射光，天空就呈蔚藍；
紅，橙，黃光波長較長，不容易被散射，就能通過較厚的大氣到達A點（黃昏），所以A點的人看到紅橙黃的晚霞。磨砂玻璃濕了水后為什么變得透明？磨砂玻璃只能透過光線而不能看透景象，好像蠟紙一樣是半透明的，但是，當磨砂玻璃濕了水以后就變得透明而能看清楚景象了。因為磨砂玻璃的表面是凹凸不平的，當光線到達這凹凸不平的表面時，就向不同的方向凌亂的折射，人眼看到這些光線時就只能見到光，而看不見景象。當磨砂玻璃濕了水后，表面就變得平滑了，由于水的折射率和玻璃相差不大。所以光線在凹凸表面的折射程度減小，光線就能保持規則的折射，就能看到景象了。在生活中，只要留心觀察生活中的現象，就會有許多意想不到的收獲。讓我們踏著物理大師們的足跡，繼續精彩的物理旅程。
游樂場中的物理現象
游樂場是人們休閑娛樂的好去處，其中的游樂項目驚險刺激，讓人回味無窮，最著名的要數過山車了，那種風馳電掣、有驚無險的快感令不少人著迷。實際上，過山車的運動包含很多物理原理。人們在設計過山車時巧妙地運用了這些原理，從而使乘坐時的感覺妙不可言。為什么過山車一個坡比一個坡矮呢？開始時，機械裝置推動過山車達到最高點，之后就沒有任何裝置對它提供動力了，這時勢能最大，動能最小。隨著高度突然下降，引力勢能大部分轉化為動能，一部分由于摩擦產生熱量，消耗了少量機械能。此時，過山車已經沒有上升到像前一個小山丘那樣的高度所需要的機械能了。所以，過山車要設計成后面的小山丘比前面的小山丘低。當過山車走完了它的行程，機械制動裝置就會非常安全地使過山車減速并停下來。減速的快慢是由氣缸來控制的。
經歷了一次如此驚心動魄并充滿物理知識的旅程，相信熱愛物理的你一定會感到十分有趣吧。下面繼續我們的旅程。
飲食中的物理現象
中國在廚藝上是世界聞名的，八大菜系的各種招牌菜，都是色、香、味俱全的精品，而在廚房中也包含著不少的物理知識。我們做飯中經常要用到雞蛋，那么如何判斷雞蛋是生的還是熟的呢？把雞蛋放在桌上，用手把雞蛋迅速扭動，離手后觀察它的轉動情形。如果雞蛋轉動得很順利，就是熟蛋。反之，如果轉動得不順暢的，就是生蛋。因為熟蛋被扭動時，蛋白蛋黃同時一起被扭動，它轉得很順利。生蛋被扭動時，只是蛋殼受力，而蛋白和蛋黃幾乎未受力。由牛頓第一定律（慣性定律）可知，蛋白和蛋黃因慣性幾乎停留不動，于是，蛋殼的轉動就被蛋黃拖慢了。如果雞蛋轉動一段時間后，突然按停雞蛋，并立即縮手，縮手后不再轉動的，是熟蛋；縮手后能自動再轉幾下的是生蛋。因為熟蛋被按停時，蛋殼、蛋白和蛋黃都全部停止，縮手后就繼續靜止。如果生蛋被按停時，只是蛋殼暫時停止，但是蛋白和蛋黃因慣性仍然轉動，縮手后，能帶動蛋殼重新再轉動幾下。在做飯時，當我們買來或者從冰箱中取出凍肉、凍雞時，用什么方法解凍最好呢？凡有經驗的人都會知道應該將肉放在水中。因為同等情況下，水比空氣導熱能力強，更容易使凍肉解凍。而用什么溫度的水解凍效果最好呢？有人會認為，用溫度較高的水可以放出較多熱量，從而使肉快速解凍。但是，事實并非如此，用接近0℃的冷水最好。原因是什么呢？凍肉溫度是在0℃以下，若放在熱水里解凍，凍肉從熱水里吸收熱量，其外層迅速解凍，而使溫度很快升到0℃以上，此時肉層之間便有了空隙，傳遞熱的本領也就下降，使內部的凍肉不容易再吸熱解凍，從而形成硬核。若將凍肉放在冷水中，則因其吸熱而使冷水溫度很快降到0℃，且部分水還會結冰，因為1克水結冰時可放出80卡熱量，而相對地，1克水降溫時只放出1卡熱量水結冰放出的如此之多的熱量被凍肉吸收后，使肉外層的溫度較快升高，而內層又容易吸收熱量，這樣，整塊肉的溫度也就較快升到0℃，如此反復幾次，凍肉就可以解凍了。從營養角度分析，這種均勻緩慢升溫的方法也是科學的。解凍后，就可以用肉制作美味的菜肴了。加熱涼粥或冷飯時，國內發出“撲嘟，撲嘟”的聲音，并不斷冒出氣泡來。一嘗，粥或飯并不熱，這是為什么呢？把涼粥或飯加熱與燒開水是不一樣的。雖然水是熱的不良導體，對熱的傳導速度很慢，但水具有很好的流動性，當鍋底的水受熱時，它就要膨脹，密度減小就上浮，周圍的涼水就流過來填補，通過這種對流，就把鍋底的熱不斷地傳遞到水的各個部分而使水變熱。而涼粥或飯既流動性差又不易傳導熱，所以，當鍋底的粥或飯吸熱后，溫度就很快上升，但卻不能很快地向上或四周流動，大量的熱就集中在鍋底而將鍋底的粥燒焦。因熱很難傳到粥的上面，所以上面的粥仍然是涼的，因此加熱涼粥或飯時，要在鍋里多加一些水，使粥變稀，增強它的流動性。此外，還要勤攪拌，強制進行對流，這樣可以將粥進行均勻加熱，過一會就能喝到熱騰騰的粥了。
冰棍和冰激凌是世界各國人們都喜歡的止渴解暑食品。當你吃到涼甜可口的冰棍和冰激凌時，你是否想過，早期的冰棍和冰激凌是怎樣制作出來的呢？
我國是冰棍和冰激凌的故鄉。早在3000年以前，我國就有用冰解暑的記載。后來皇宮里就有了用奶和糖制成的冰棍。到了元世祖忽必烈時代（大約700多年前），皇宮里又有了類似現在冰激凌的食品，叫做冰酪。那時，元朝統治者禁止王室以外的人制作冰酪。直到意大利旅行家馬可·波羅離華回國前，元世祖才讓人把這種珍品的制作方法教給他。馬可·波羅回去后，又把這種制作方法傳給了意大利王室，意大利王室把這種方法保密了約300年，到1533年，法國國王和意大利人結婚以后，制作冰酪的方法才由意大利傳入法國。1777年美國紐約大街上才有了冰激凌廣告。
我國古代勞動人民的解暑食品是冰核。直到清代，每當盛夏到來之際，北京大街上還有人買冬天入窖保存下來的天然冰塊冰核。大約在1935年，北京有人想出了“絕招”：先把天然冰放進一個大木桶里，加入適量的食鹽，這樣的木桶就成了一個“土冷凍室”。再準備許多圓柱形小鐵筒，每個小鐵筒里都裝滿加了香料和糖的水，并插上一根木棍。然后把一個個裝滿糖水的小鐵筒放進“土冷凍室”大木桶里，封閉起來冷凍。經過半小時后，小鐵筒里的糖水就凍結成了冰棍。由于這種解暑食品很受顧客的歡迎，所以很快就在前門大街出現了專售冰棍的商店。
為什么把食鹽放到天然冰里混合后能使水結冰呢？這是因為許多純凈物質一旦摻入雜質，它的凝固點就會降低。放在大木桶里的天然冰，加入適量的食鹽，就會因凝固點降低而融解；冰融解時要從小鐵筒里的水中吸熱，小鐵筒的水就會放熱凍結成冰。這就是制作冰棍的道理。
當然，在現代，人們已經能用各種先進的制冷設備來制造冰棍和冰激凌等冷食了。
冰屋中的物理現象
冰是冷的象征，一提到它，人們就會不寒而栗。但是，在冰雪凜冽的冬天，生活在北極圈里的愛斯基摩人，卻憑著用冰壘成的房屋，熬過嚴寒的冬天。
在北極圈內，有取之不盡的冰，又有用之不竭的水。每當冬天到來之前，愛斯基摩人都要建造冰屋。他們就地取材，先把冰加工成一塊塊規則的長方體，這就是“磚”；用水作為“泥”。材料準備好以后，他們在選擇好的地方，潑上一些水，壘上一些冰塊，再潑一些水，再壘一些冰塊；前邊不斷地壘著，后邊不斷地凍結著，壘完的房屋就成為一個凍結成整體的冰屋。這種房屋很結實，被譽為愛斯基摩人的令人羨慕的藝術杰作。
愛斯基摩人的冰屋是怎樣起到保暖防寒作用的呢？
首先，由于冰屋結實不透風，能夠把寒風拒之屋外，所以住在冰屋里的人，可以免受寒風的襲擊。
其次，冰是熱的不良導體，能很好地隔熱，屋里的熱量幾乎不能通過冰墻傳導到屋外。
再次，凍結成一體的冰屋，沒有窗子，門口掛著獸皮門簾，這樣可以大大減少屋內外空氣的對流。
正因為如此，冰屋內的溫度可以保持在零下幾度到十幾度，這相對于零下５０多度的屋外，要暖和多了。愛斯基摩人穿上皮衣，在這樣的冰屋里完全可以安全過冬了。當然，冰屋里的溫度比起我們冬天的室內溫度要低得多，而且冰屋里也不允許生火取暖，因為冰在０℃以上就會融解成水。
氣體和液體的“怪脾氣”
1912年秋天，在當時算是數一數二的遠洋巨輪“奧林匹克”號，正在波浪滔滔的大海中航行著。很湊巧，離開這“漂浮的城市”?。????100米左右的海面上，有一艘比它小得多的鐵甲巡洋艦“豪克”號，同它幾乎是平行地高速行駛著，像是要跟這個龐然大物賽個高低似的。忽然間，那“豪克”號似乎是中了“魔”一樣，突然調轉了船頭，猛然朝“奧林匹克”號直沖而去。在這千鈞一發之際，舵手無論怎樣操縱都沒有用，“豪克”號上的水手們一個個急得束手無策，只好眼睜睜地看著它將“奧林匹克”號的船舷撞了一個大洞。
究竟是什么原因造成了這次意外的船禍？在當時，誰也說不上來，據說海事法庭在處理這件奇案時，也只得糊里糊涂地判處船長制度不當呢！
后來，人們才算明白了，這次海面上的飛來橫禍，是伯努利原理的現象。就是氣體和液體都有這么一個“怪脾氣”，當它們流動得快時，對旁側的壓力就小；流動得慢時，對旁側的壓力就大。這是力學家丹尼爾·伯努利在1726年首先提出來的，因此就叫做伯努利原理。????當兩條船并排航行時，由于它們的船舷中間流道比較狹窄，水流得要比兩船的外側快一些，因此兩船內側受到水的壓力比兩船的外側小。這樣，船外側的較大壓力就像一雙無形的大手，將兩船推向一側，造成了船的互相吸引現象。“豪克”號船只小重量輕，突然就跑得更快些，所以看上去好像是它改變了航向，直向巨輪撞去。????同樣道理，當刮風時，屋面上的空氣流動得很快，等于風速，而屋面下的空氣幾乎是不流動的。根據伯努利原理，這時屋面下空氣的壓力大于屋面上的氣壓。要是風越刮越大，則屋面上下的壓力差也越來越大。一旦風速超過一定程度，這個壓力差就“嘩”的一下掀起屋頂的茅草，使其七零八落地隨風飄揚。正如我國唐朝著名詩人杜甫《茅屋為秋風所破歌》所說的那樣：“八月秋高風怒號，卷我屋上三重茅。”所以，在火車飛速而來時，你決不可站在離路軌很近的地方，因為疾駛而過的火車對站在它旁邊的人有一股很大的吸引力。有人測定過，在火車以每小時50公里的速度前進時，竟有8公斤左右的力從身后把人推向火車。你瞧，這有多危險啊！????你現在明白了吧，為什么到水流湍急的江河里去游泳是很危險的事。有人計算了一下，當江心的水流以每秒1米的速度前進時，差不多有30公斤的力在吸引著人的身體，就是水性很好的游泳能手也望而生畏，不敢隨便游近吶！
朋友們，我們的生活是奇妙無窮的，而其中蘊含的物理知識更是包羅萬象，趣味橫生。物理源于生活，物理不能離開生活。物理是生活這個大花園中的一朵奇葩，等待著善于發現美的園丁來培育它，亞里士多德，哥白尼，伽利略，牛頓，愛因斯坦，無數圓頂為物理這朵花的成長做出了杰出的貢獻。讓我們從生活出發，一路上留心觀察，踏著無數巨匠的足跡，接近物理，理解物理，愛好物理。讓物理之花因我們更加燦爛綻放。

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