《科學小知識》魚群聚集游更快9個物理百科冷知識

新奇古怪

 
    
為什麼攪拌茶的時候,茶葉會集中在茶杯的中央?攪拌的旋轉運動會讓茶杯邊緣及中心位置的茶有不同的壓力,而壓力差會產生另一股次級水流(secondary flow),進而使得茶葉聚集在中央。血壓只能夠量手臂上的嗎?在不同的位置量血壓,譬如小腿,結果就會因受測者的身高而受影響。為了有一致的標準,通常都在和心臟差不多的高度測量。為什麼水龍頭的出水口要放一個細網?細網會讓水流中含有氣泡,水的感覺會比較「軟」,也可以節省水量。為什麼從水龍頭流出的水柱會變細?水流的體積流率(volume flow rate),也就是「每秒通過水流橫截面的水流體積」為固定,所以,水流越往下時因流速越快,橫截面面積自然也要越小(細)。
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在北半球的排水孔,排水時的漩渦真的都是逆時鐘旋轉嗎?在北半球的排水漩渦逆時鐘旋轉,南半球則會相反,這是由於地球本身的轉動,水流受到「科氏力」( Coriolis force)的影響。不過,一般的排水孔並不是為了觀察出「科氏力」而設置,所以還會受到排水孔的形狀、位置,拔塞的動作甚至浴缸形狀的影響,讓水漩渦呈現隨機旋轉。有個著名的物理問題,一艘浮在游泳池中的船,如果將船上的石頭丟入池中,泳池的水面會上升還是下降?石頭還在船上時,會先置換與它相同重量的水的體積,由於石頭密度較大,所以水的體積會比石頭還大。而當石頭投入池中,它就只會置換和自己相同體積的水量,也就是說置換的水量減少,池面就會比石頭還在船上時低(下降)。在荷蘭有個著名的故事,一個小男孩用手指堵住堤防上的小洞,就成功對抗了整個北海的壓力,他是怎麼辦到的?液面下任一點深度的壓力公式,為液體密度、重力加速度以及液面下任一點的深度的乘積。換句話說,施加在男孩手上的壓力,是與小洞及海平面的距離有關,無關於整個北海的壓力。
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本來應該來自四面八方的海浪,為什麼最後都會大致與海岸線平行?波速會受到水深淺的影響,所以當波前(波浪的前端)靠近海岸時會先慢下來,並讓其他的部份追上。為什麼魚群會聚在一起游水?除了生物社群的本能,魚游過之處會形成沿著前進方向軸兩側、交替出現的漩渦,而這個漩渦便能讓後面的魚處在向前的水流中,游起來會更加省力。不過,若後面的魚是跟在前面的魚的正後方,則需要花更多力氣抵抗向後的漩渦逆水流。