为什么歌声能震破玻璃的科学故事 按照物理学原理分析,高音歌声能够震破玻璃。声音是由物体振动产生的,发声的物体叫声源。人的歌声是由声带振动产生的,歌声以声波的形式在空气中传播,当产生高音的声带频率与玻璃的固有振动频率接近或相等时,玻璃就会发生共振,歌声的能量越大,玻璃发生的共振幅度就越大,当玻璃的共振幅度超过了玻璃本身能承受的极限时,玻璃就被震破了。 任何物体都有其本身固有的振动频率,当外界策动的振动频率接近或等于物体的固有振动频率时,物体发生强迫振动的振幅就有可能达到非常大的值,这种现象叫作共振。比如临街的房子,受到过往汽车的影响,玻璃也会发出响声,这就是因为车辆声音的频率与窗户玻璃的振动频率相同或相近造成的。共振物体的固有振动频率与物体本身的材质、位置、密度、外形、缺陷等很多因素有关。 为什么歌声能震破玻璃的科学故事点评
大陆没有脚为什么会漂移的科学故事 魏格纳在大陆漂移假说中曾试着解释大陆漂移的动力机制:地球自转会造成两种分力—向西漂移的潮汐力和指向赤道的离极力,由于潮汐力和离极力的作用,原本像船一样漂浮的泛大陆破裂,并与底下较重的、黏性的硅镁层分离,分别向西﹑向赤道作大规模水平漂移。但是,地球自转造成的这两种力实在太微弱了,根本无法驱动大陆在洋壳上滑动,所以大家并不认同他的解释。 随着地球物理学的不断发展,人们对地球内部圈层结构有了越来越多的了解,地质学家们逐渐开始意识到大陆漂移的驱动力可能来自地壳之下。20世纪50—60年代,科学家发现了更多的相关证据:海洋探测证实,海底岩层相对于陆地更加薄而且更加年轻;对海底某些地震震源带的综合研究,显示出板块在海底的一些大型断裂带发生俯冲;在对大西洋的勘探中,人们使用声呐数据最终确认,大西洋中部有一条海底山脉——大西洋中脊;美国“深海
为什么箱子里的衣服会生虫的科学故事 原来,在我们居住的屋子里,隐藏着一类害虫,它们躲在阴暗的角落里,特别喜欢蛀食毛料制品。因此,柜子里存放的毛料衣服就成了它们的美味佳肴,经常被啃咬成空洞。这类害虫常见的有鳞翅目谷蛾科的衣蛾和鞘翅目皮蠹科的几个种类。衣蛾分布极广,以幼虫取食羊毛、毛发、毛皮、羽毛制品,在博物馆里还会危害动物标本。成虫不取食,但会将卵产在皮毛等动物制品的表面,孵化的幼虫就直接危害毛料制品。而皮蠹中主要有黑毛皮蠹和钩纹皮蠹两种,它们的适应性极强,在全国各地都有分布。一般以幼虫危害各种毛纺织品、羽毛制品及兽皮等,对谷物和油料也有一定危害。幼虫怕光,所以特别喜欢在阴暗潮湿的场所活动。 衣柜里的虫子究竟是从哪里来的呢?有两个途径:一是在晾晒衣服时,自然环境中的成虫寻觅到这个理想的场所,将卵产在衣服上;二是成虫自己钻进衣柜里,将卵产在衣服上。
为什么反复加热过的油不宜食用的科学故事 油炸食物非常的美味,为什么反复加热过的油不宜食用? 老油不宜食用,那是因为食用油在反复加热的过程中,发生了一系列的化学变化,产生了许多不利于人体健康的化合物。 食用油的化学成分,主要就是甘油三酯。甘油三酯水解后变成甘油(约10%)和脂肪酸(约90%)。在油炸时,食用油的温度升到180~200℃,在高温之下,食用油就会发生“劣变”: 一是发生氧化反应——产生许多挥发性物质,包括饱和与不饱和醛酮类、多环芳烃等,其中很多是挥发性有毒物质。特别是丙烯醛,是油烟中最危险的导致肺癌的诱发物。 二是发生水解反应——被煎炸食品在高温中释放出水分,促使食用油水解,产生脂肪酸,使食用油很快就酸败变质。 三是发生异构化反应——在高温下,食用油中顺式脂肪酸异构化为反式脂肪酸。反式脂肪
为什么提倡玻璃要回收的科学故事 普通玻璃的主要成分是二氧化硅、硅酸钙和硅酸钠等,化学性质非常稳定,其中的二氧化硅是很难自然分解的。相比以塑料垃圾为主的白色污染,废旧玻璃制品在自然环境下更是难以分解,即便用焚烧、掩埋等方式,也无法使其分解、腐烂。假如把一个玻璃漂流瓶放入大海,过了几十年、几百年甚至上千年,瓶子仍然会在。想一想,如果玻璃只是不断被生产出来,而不能被分解、转化,那么,成百上千年以后,我们的地球上是不是会到处都堆积着闪闪发亮却永不消失的玻璃垃圾呢? 另一方面,炼制玻璃和加工各种玻璃制品要消耗很多原材料和能量,如果玻璃制品不重复利用,用过就扔掉,那也太不绿色环保了吧。 为什么提倡玻璃要回收的科学故事点评 所以呀,废旧玻璃应该通过专门的渠道被回收,有些可以直接被重复使用,有些则可以采用特殊的技术手段使其熔融,炼制成新的
高铁列车的窗户为什么不能打开的科学故事 物体移动的快慢是与空气压力波的大小成正比的,也就是说,物体移动的速度越快,它所产生的空气压力波也就越大。先观察一下日常生活中的一些现象:一辆汽车在马路上疾驰而过,散落在路面上的树叶顷刻之间就被吸入车底;疾风刮着挂在高楼外墙上的广告条幅时,条幅就紧贴在墙面上……实际上,之所以会发生这些现象,都是因为空气在传播中会形成一种波。无论是高速行驶的汽车还是一阵阵疾风,它们都会使邻近空间的空气流速加快、压强变小,与远处空间空气间产生一个压强差,从而形成一股空气压力波。在这种空气压力波的作用下,树叶、广告条幅等物品就发生了迅速的移动。那么,以200千米/时以上的高速行驶的高铁列车,一旦打开车窗,将会发生怎样的情景呢? 显然,高铁列车行驶时会产生巨大的空气压力波,它一旦进入车内,会让桌上的物品一片狼藉。车外的尘土会使车内空
为什么地球会“发烧”的科学故事 二氧化碳是地球大气层的常规组成成分,虽然和氧气、氮气比起来,它占的份额非常少,占空气的0.037%左右,但是这个大气家族的小成员却对全球变暖产生了巨大影响。 我们人类以及所有生物都生活在地球表面,靠着吸收从太阳辐射来的各种波段的光获取能量。由于地球吸收了这些太阳能之后变得比宇宙背景温度高得多,因此也会向宇宙中辐射能量,不过这些辐射的能量主要是红外线,可见光辐射微乎其微,所以地球不是一个发光行星。简单地说,地球表面温度的高低就是吸收太阳光与地球向外辐射能量平衡的一个结果。如果地球散发的热量比较多,就会变冷;反过来,地球释放的热量较少,地球就会比较温暖。有趣的是,地球吸收太阳光时较少遇到障碍,但在地球向宇宙空间释放以红外线为主的辐射能量时,却受到了地球大气层的“拦截”,其中起到重要作用的就是二氧化碳。空气中的二氧化碳浓度上升时,原本
为什么中国江南园林那么小巧玲珑的科学故事 为什么中国江南园林那么小巧玲珑?为了解释这个问题,先要介绍一下江南究竟指的是哪里。传统意义上江南的核心地带是指太湖周边地区,它包括江苏南部、安徽南部、浙江北部和江西等地,如果从文化的角度来说还应该包括地理位置在长江以北的扬州地区。江南园林发展得最兴盛的地区当推苏州。江南园林的发展始于晋室的南迁,在五代十国以及随后的宋代逐渐兴盛。明代以后,依托其优越的地理和气候条件,江南成为中国商品经济最发达的地区。经济的发展和文化的繁荣使江南成为中国私家园林蓬勃发展的地区,江南园林也代表着中国现存私家园林的最高水平。 江南园林之所以显得小巧玲珑,是和其私家园林的性质分不开的。传统的皇家园林占地广阔,这种园林可以在自然山水的基础上加以整理改造而成。而现存的私家园林大多建于明、清两代,江南地区经济发达,人口相对密集,建于城中的私家园林大半
海水与河水的分界线为什么会变化的科学故事 大家知道,河水是淡水,海水是咸水。河流不断地将淡水输往海洋,在河口附近海域与海水混合,并因此形成低盐的河口混合水,又称冲淡水。由于冲淡水的密度小于海水的密度,它浮托于海水之上,在惯性和浮力的作用下,呈羽状流形式向海扩散。当低盐的冲淡水在上层向海扩散时,高盐的海水则以补偿流的形式从底部楔入到冲淡水层之下。由于两者的密度差异,在冲淡水与海水之间便形成一个界面。该界面向河口方向倾斜,在海面上表现为一条呈弧形分布的线,这条线大体上代表海水与河水的分界线。在界面附近的海面上经常出现泡沫线,有时还可以看到油污、塑料、木头、玻璃瓶及动物尸体等污染物和废弃物构成的碎屑线,这些成为了判别海水与河水分界线的标志之一。如在美国哈得孙河口,曾经观测到碎屑线延伸距离长达30千米以上。 河流在通过河口向海洋输出径流淡水的同时,也将泥
为什么树木不喜欢知了的科学故事 知了是一种不完全变态的昆虫,一生可分为卵、若虫和成虫三个阶段,每个阶段都会对树木造成严重危害。我们平时看到在树上“吱吱”叫着的是知了的成虫,每当知了叫得口渴之际,总会用自己坚硬的口器——一根尖细的硬管,插入植物的茎和枝,吮吸树木体内的大量营养和水分。知了吃饱喝足了,受到它蹂躏的树木却发生了严重的营养不良——褪色、变黄,甚至还会引起树木的根、茎或整个植株枯黄而死。 成虫成熟后,雌、雄成虫在树上进行交配。雌成虫在交配受精后,在树的嫩枝上用针状产卵器刺破树皮,将卵产在嫩树枝木质部内,树枝被刺伤后往往因水分供应不上而枯萎死亡。 卵经过约为200天的孵卵期,就变成小小的幼虫。刚孵化出来时,幼虫呆在树枝上,一阵秋风会把它吹到地面。一到地面,幼虫马上寻找柔软的土壤往下钻,继续它漫长的地下危害活动。幼虫的地下生活少则3
蝙蝠作为哺乳动物为什么会飞的科学故事 化石是最好的证据。目前已知的最早的蝙蝠化石生存在大约5500万年前的始新世,那时,霸占天空的翼龙已经灭绝了,蝙蝠完全可以在蓝天中自在地觅食生存。不过,这些化石的样子非常接近于蝙蝠今天的形态,更早的蝙蝠化石一直都没有被发现。蝙蝠的祖先是什么样子的,它们又是如何完成进化的,都还是一个未解之谜。 不过,并非没有线索。从蝙蝠的骨骼特征上可以推断,它的翅膀是前肢进化来的,上臂、前臂、掌骨和指骨都特别长,它们之间有一层薄而坚韧的皮膜相连,一直延伸到体侧、后肢和尾巴,形成了独特的翼膜系统。蝙蝠的翼手和爬行动物中已经灭绝的、曾在中生代独霸天空的翼龙惊人相似。为了飞向蓝天,两类不同的生物——哺乳类的蝙蝠和爬行动物的翼龙,采取了相同的进化策略。 科学家们相信,掌握飞行能力不能一蹴而就。蝙蝠的先祖很可能生活在树上,为了
为什么海参失去内脏后不会死的科学故事 为什么海参失去内脏后不会死?实际上,这是一个再生能力强弱的问题。低等动物,同时也包括植物,具有较强的再生能力,它们在受到创伤或失去身体的某一部分后,能够较快地愈合伤口,或者再生出失去的那部分躯体。海参属于低等动物,它能重新长出内脏,就是再生能力强的典型例子。而高等动物受到创伤后,由于再生能力较弱,一般只能愈合伤口,而无法再生出某一段肢体或某一个内脏器官。 低等动物的再生能力之强,有时简直令人惊讶。 以前有个渔民,在海边养殖牡蛎和一些别的食用贝类。由于这片海域中生活着一种海星,它是牡蛎的天敌,常常把贝壳里的肉吃掉,使渔民受到很大损失。渔民为了惩罚这些可恶的家伙,只要抓到海星,就把它撕成两瓣或剁成几段,投进大海里。没想到,海星的“碎尸”不但没死去,反而每一段都成了一只完整的海星,数量变得越来越多。这场
为什么往伤口上撒盐非常痛的科学故事 为什么往伤口上撒盐非常痛?原来将固体盐放到伤口上时,会形成局部的高浓度盐溶液。伤口处皮肤破损,会有组织液流出。这些组织液的渗透压相当于0.9%的氯化钠溶液(即生理盐水)。在伤口上撒盐,固体盐就会溶解到组织液中,形成高浓度的氯化钠溶液,将细胞内的水分吸出来,造成细胞脱水而死亡。而伤口处皮肤细胞的生长能力是伤口愈合的重要条件。所以,往伤口上撒盐对伤口愈合非常不利。 此外,皮肤中有丰富的感觉神经末梢,即各种感受器,痛觉就是伤害性感受器受刺激后形成的。伤害性感受器并不直接暴露在外面,而是位于皮肤下。皮肤如同一道牢固的屏障,可以大大减轻包括盐分在内的各种化学物质对感觉神经末梢的刺激。但是如果皮肤破了,有了伤口,感觉神经末梢就暴露出来。撒在伤口上的盐形成的高浓度盐水会强烈刺激这些伤害性感受器,人就会感到特别疼。
冰盖下面为什么还有河流与湖泊的科学故事 事实上,南极大陆不仅分布着星罗棋布的湖泊,而且发育着纵横交错的河流体系。当然,这些河流和湖泊可不是分布在南极冰盖的表面,而是“躲藏”在南极冰盖的下面!南极冰盖就像一条厚厚的“冰毯”,覆盖着众多的河流和湖泊。 这个不被人们所熟知的冰下淡水世界,拥有十分宽广的河流流域,几乎覆盖了整个南极大陆。140多个大小不一的湖泊犹如明珠般点缀在南极内陆。大量湖水被河流输运到南极大陆边缘,最终汇入浩瀚的南大洋中。 那么,南极冰盖下这块巨大的“湿地”,究竟是如何形成的呢?原来,厚厚的冰盖在南极河流和湖泊的形成中起到了十分关键的作用。它就像一条巨大的保温“地毯”,严严实实地铺在南极大陆表面,一方面可使冰盖底部与南极地表寒冷的空气隔离,另一方面也可使来自地球内部的热能不易散发。这些热能使冰盖底部的冰局部融化成水,并在地
城市里的植物为什么“不喜欢”雪的科学故事 传统融雪剂的主要成分是以氯化钠为代表的多种氯盐,还包括氯化钙、氯化镁等。它们溶解于水形成盐溶液后凝固点就大大降低了,越浓的盐溶液凝固点越低,高浓度的氯化钠在-10℃才会凝固,而氯化钙溶液浓度足够高时,凝固点将在-20℃左右。盐溶液不但不易结冰,还会加速周围与之接触的冰雪的融解,这正是氯盐发挥融雪效果的基本原理。 大雪后,当氯盐作为融雪剂播撒在路面上时,就会与被机动车碾压而融化了的雪水形成浓盐溶液,很难再回冻成冰,同时促进了周围雪的融解。不过,随着雪不断被融化,盐溶液逐渐被稀释,它的促融抗冻能力随之逐渐降低。当盐溶液被融化的雪水稀释到一定程度后,就不再有融雪的效果了。所以,从理论上说,降雪量越大,就需要投放更多的融雪剂。同时,降雪前后的气温、地面温度等情况也会影响融雪剂的使用效果。以北京2009年11月1日的降雪为例,北
撒盐可以加速冰融化的科学故事 以通常方式铲雪,效率实在不高,而采用喷撒融雪剂的方式来融雪,则有效得多,其中最常用的融雪剂就是粗盐。 为什么撒盐可以加速冰融化呢?我们都知道,水的凝固点是0℃,而形成盐水以后,盐水的凝固点会下降到0℃以下,这主要是因为盐溶液中含有氯离子和钠离子后,盐水溶液所对应的水蒸气压会降低。盐水如果要烧开,温度就会超过100℃,同样盐水要结冰,温度也会低于0℃。因此,撒上盐后,融化后的雪水就不易结冰,这样外出时就会安全很多了。 粗盐是最常用的融雪剂之一,因为其资源丰富,价格低廉,融化冰雪效果好。其他可做融雪剂的还有氯化镁、氯化钙、醋酸盐类等,它们都具有降低水的凝固点的作用。一般来说,粗盐可使盐水的凝固点降到-10℃以下,氯化镁、氯化钙可使盐水的凝固点降到约-20℃,某些醋酸盐类甚至可使盐水的凝固点降到约-30℃。
鸟为什么没有牙齿的科学故事 如果你仔细观察鸟类的取食,你会发现,不论是种子、果实,还是昆虫,鸟儿都是一口吞下,从不咀嚼。即便是一条大鱼,也是头朝里,直接塞在嘴里,顺喉咽下。对于无法吞下的大的食物,有些鸟类,比如猛禽,则会用利爪和带钩的喙撕扯成小块,再一口一口吞下。鸟类为什么不咀嚼食物?我们再进一步观察就会明白,原来鸟类的嘴里根本没有牙齿,它的嘴有一个专门名称,叫作喙。鸟喙由上下颌构成,主体部分是轻薄、坚硬而且光滑的骨骼,外面覆盖一层质地较软的角质蛋白。有些鸟类,如雁鸭类,在喙的两侧边缘有锯齿或栉状突,但那是由表面一层角质结构组成的,不是真正的牙齿。这些角质的“牙齿”有助于它们取食水草或者其他食物。 鸟类既然是从爬行动物进化来的,而爬行动物普遍具有牙齿,鸟类为什么没有牙齿呢?化石资料告诉我们,最早的鸟类确实和爬行动物一样,上下颌都有完整的牙齿。但随
为什么冰箱内取出的饮料瓶上有水滴的科学故事 在炎热的夏日,一杯冷饮就是一个绝对的诱惑!在畅饮的同时,你可能注意到,从冰箱内取出的饮料瓶表面会在很短的时间内出现大量的水滴。难道是饮料通过瓶体渗透出来了吗?当然不是!若想了解这种现象发生的原因,就得从我们每时每刻呼吸着的空气说起。 空气是由78%的氮气、21%的氧气以及1%的稀有气体和杂质组成的混合气体。由于自然界江河湖海里的水会蒸发汽化,或者动植物呼吸作用,我们日常生活环境内的空气中还含有水蒸气,这种含有水蒸气的空气叫作“湿空气”。湿空气中含有的水蒸气越多,潮湿感就越明显;有时候,我们甚至会使用“空气中都能拧出水来”这样的话来形容湿漉漉的空气。 在大气压力下,空气“吸纳”水蒸气的能力并不是无限度的,含湿量存在一个最大值,对应状态下的湿空气称为饱和空气,此时水蒸气的压力和温度分别称为饱和压
冰山为什么能浮出水面的科学故事 实际上,冰山都是浮在水中,并且总有一小部分会浮出水面,这是因为冰的密度比水小。大多数物质都有一个共同的性质:热胀冷缩。受热以后会膨胀变大,遇冷则缩小。水在大部分时候,也是热胀冷缩的。水的密度在4℃时最大,温度高于4℃时,水是热胀冷缩的,水的密度随温度升高而减小。但是在0~4℃时,水是热缩冷胀的,密度随温度的升高而增加。这种奇特的反常膨胀的性质使得冰比水轻,0℃时冰的密度是0.9克/厘米3,4℃的水密度是1.0克/厘米3,同体积的冰的质量是水的90%,即相同体积的冰比水轻,所以冰能浮在水面上。 水和冰都是由水分子构成的。每个水分子又是由2个氢原子和1个氧原子构成的。在水分子中,氢原子和氧原子通过共用电子对结合在一起。由于氧原子吸引电子的能力比氢原子强,共用电子对偏向氧原子一边,结果是每个氢原子带少量的正电荷,每个氧原子带少量的负电
蚯蚓为什么能在地下穿行自如的科学故事 蚯蚓,这类默默无闻的环节动物,身体细长,在潮湿、疏松的土壤里穿行自如,一旦碰上坚硬的石块或树根,它们会很快地转向,绕道而过。那么,它们是怎么知道前方有障碍物的呢? 有人说,蚯蚓有眼睛,它们是靠两眼来辨别方向的;也有人说,环节动物比昆虫低等,它们的组织还没有分化出眼睛。其实,蚯蚓在长期适应穴居生活的过程中,头部已经退化,眼睛也没有了。那凸起在它身体前端的叫作口前叶,并不能看见东西。由于体腔液的压力作用,口前叶在膨胀时有摄食、掘土和类似触角的功能。 蚯蚓虽然没有眼睛,但是一点也不妨碍它探知外面的世界。它的触觉器官很发达,包括表皮感觉器、口腔感觉器、光线感觉器等,只要触及外部世界,不管是用哪种方式,蚯蚓都能敏感地洞察。 为了正确了解蚯蚓的触觉,科学家做了这样两个实验:一个是在蚯蚓行走的路上放