把科學帶回家

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【本文由公眾號“把科學帶回家”提供,，ID：steamforkids】

來源 | 《萬物》等

編輯 | Mirror

為什么我們能抱起100斤的人,，

卻抬不動80斤的水？

相信對大多數(shù)男生來說,，抱起一個妹子可以說是輕（le）而（yi）易（zhi）舉（ji）,，但要是換成兩大桶飲用水，恐怕就吃不消了,。

所以是妹子比兩桶水輕嗎,？

一個平均體型的女生，體重100斤很正常,，而常規(guī)桶裝飲用水的重量大約在40斤,，兩桶就是80斤，這么一算,，一個妹子實際上比兩桶水更重,。

難道是仙女們強化了男生的力量值,？

你把妹子換成等體重的漢子結(jié)果也是一樣的，就是堅持的時間肯定差很多,。他們的共同之處就在于——二者都是有自由行動力的活人,。

只要你是在對方接受的情況下將其抱起，他自然會配合你的施力點,，自動調(diào)整姿勢,，增大受力面積，讓重量合理分散,，比如雙手繞sshihi住你的脖子,，彎曲膝蓋，控制腿不亂晃,，這樣重心就能始終維持在一個相對穩(wěn)定的位置,，讓你更好掌控。

但對于沒有意識的身體或相同質(zhì)量的物品,，你就只能自己想辦法把控了,，這時候還能輕松抬起，那才是真的壯士,。

為什么手機不插卡

也能撥打緊急電話,？

 圖源：pixabay

當我們按下通話按鈕，手機會發(fā)射出無線電信號,，附近的基站接收到信號后,，還需要互對“暗號”，只有手機用戶信息與運營商那里的信息相匹配,，并且沒有欠費,，才能接入通訊網(wǎng)絡，撥通電話,。

而手機用戶信息正是儲存在小小的SIM卡（Subscriber Identity Module,，用戶身份識別卡）中，它不僅保存著你的通訊錄,，還有加密的用戶認證信息,，相當于你在手機里的身份證，離開了它,，運營商就認不出你這個客戶,，也沒法為你接通電話服務（要收錢的嘛）——除了緊急電話,。

無論插沒插SIM卡,，只要有電，手機總會保留著緊急電話功能,。說好的需要對暗號呢,？都緊急了,，還對什么暗號，直接快速通道??！運營商都會對緊急電話設(shè)置更高的優(yōu)先級，讓它可以跳過認證過程,，直接接入網(wǎng)絡,。

值得注意的是，撥打緊急電話也必須連入通信網(wǎng)絡,，通俗點說,，就是要有信號，因此在完全沒有網(wǎng)絡覆蓋的荒郊野嶺,，你還是打不了緊急電話,。

如果只是你所使用的運營商在這片區(qū)域沒有網(wǎng)絡覆蓋，或網(wǎng)絡信號太差,，緊急電話也會為你自動連入其他運營商在此處覆蓋的網(wǎng)絡,，這就多虧了全球移動通信系統(tǒng)（GSM），讓各個運營商提供的網(wǎng)絡在基于協(xié)定的某些情況下可以互相開放,。

如果你要去的地方有長時間完全失去信號的風險,，最好準備個衛(wèi)星電話或跟小伙伴使用對講機。      

跳水運動員是怎么壓水花的,？

 圖源：pixabay

同樣是落水,，我們跳下去是狼狽地水花四濺，但跳水運動員卻能無比優(yōu)雅,，連水花都開得很溫柔,。

“教練，我想學這個,！”

那這份頂尖跳水運動員的“秘籍”請收好,。

當物體撞擊液面時，液體的物理性質(zhì)和物體的狀態(tài)都會影響水花的最終形態(tài),。對于跳水運動員而言,，泳池液體都是普通的水，想“點水成醬”是做不到的,，那么能改變的就只有運動員本身的狀態(tài),。

運動員接觸液面那一刻的速度和姿勢尤為關(guān)鍵。速度越大,，傳遞給液面的動能越大,，水花也會飛濺地越厲害。然而,，跳臺的高度是一定的,，運動員最后到達水面的速度都差不多,。所以影響最大的還是運動員入水瞬間的姿勢。

即將到達液面時,，跳水運動員總是會把雙臂向前并攏,，繃直身體，豎直地落入水中,。過去,，人們以為把手掌合攏垂直于水面，讓整個身體呈流線型的姿勢最能減輕水花,，但后來研究者們用實驗證明了,，雙掌平行于水面的效果反而更好。

在一組計算機模擬實驗中,，研究者用楔形物體和方形物體模擬手掌合攏和平行水面的兩種狀態(tài),。結(jié)果楔形物體濺起的水花向著阻力較小的兩側(cè)斜面升騰，而在方形物體的撞擊下,，周圍水流更多的是橫向運動,，濺起的幅度要小許多。

楔形物體和方形物體入水時對液體施力情況分析 | 圖源：QIAN, J., ZHANG, S. and JIN, H. (2010)

另一個研究團隊則是用真人進行實驗,，他們分析了不同手勢（如下圖）下水花飛濺的情況,。最終結(jié)果也表明第4種雙掌平行于水面的手勢得分是最高的。并且,，落水之后,，運動員還會繼續(xù)在水中翻轉(zhuǎn)，把原本集中的氣泡驅(qū)散,，以消除大水花,。

測試4種入水手勢，最后一種水花飛濺程度最小 | 圖源：V.Yu. Karpov et al ,2018

這兩點技巧也是頂尖跳水運動員們分享的經(jīng)驗之談,。秘籍得到了,，運動員的身手哪里領(lǐng)？      

宇航員在太空中怎么區(qū)分上下,？

圖源：pixabay

在日常生活中,，上下左右，東南西北都有非常明確的指向,，但這一切都是以地面為參考系,。一旦脫離地球來到太空，失重的狀態(tài)會讓我們喪失方位感,。盡管如此,，在太空中我們依然可以定義上下。

想一想我們平常是怎么區(qū)分上下的——朝天是上，向地為下,，從樹上掉落的蘋果總會向下砸到地上,，或者砸到牛頓頭上（此劇情可能并非史實）讓他發(fā)現(xiàn)萬有引力定律——“任何物體之間都有相互吸引力,，這個力的大小與各個物體的質(zhì)量成正比例,，而與它們之間的距離的平方成反比?！?/p>

我們對地球的引力對它可以忽略不計,，地球?qū)ξ覀兊囊t把我們的雙腳“鎖定”在了地面上，讓我們有了上下之分,。所謂的上和下,，本質(zhì)上就是背離地心引力和順著地心引力的兩個方向。

引力在太空中同樣無處不在,，各種天體都會對宇航員產(chǎn)生引力,，只是有遠近大小之分。如果一個宇航員在靠近月球的位置,，受到月球的引力作用最大,，他的下就指向月球質(zhì)心，上則是相反方向,。

如果宇航員沒有靠近任何天體,，而是懸浮在太空中，還是可以將對他引力作用最大的方向定義為下方,，這個作用力來源要么是足夠近的天體,，要么是質(zhì)量足夠大的天體，比如太陽,。即使飛出太陽系,，這種定義方式也同樣適用。

但在實際太空任務中,，如果引力沒有大到能讓宇航員感受到足夠的牽引力,，還是以周圍參照物的位置來定義上下左右更為便利。