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第四辑 物理2（第1页）

为什么乘客在飞机降落时要嚼口香糖

有一位乘客是第一次乘坐飞机。飞机着陆前，空中小姐给每位乘客发放口香糖，说是要避免着陆时耳膜胀裂。着陆后，那个头一次乘坐飞机的乘客对小姐说：“对不起，你能告诉我怎样将耳中的口香糖取出来吗?”小姐奇怪地问：“口香糖为什么会进到你的耳朵里呢?”乘客回答：“你不是说口香糖可以防止耳膜胀裂吗?”小姐听后啼笑皆非：“我是让乘客们嚼（jiáo）口香糖，并不是让你把口香糖贴在耳膜上啊!”

笑话讲完了，可是嚼口香糖真的可以防止耳膜胀裂吗?

让我们首先搞清楚在飞机着陆时耳朵为什么有可能被胀裂。人耳分为外、中、内耳三部分。外耳和中耳通过它们之间的一层不足1／10毫米厚的薄膜相隔，这就是鼓膜，至于真正能感受声音的，则是内耳和听觉神经。当声波传来时，鼓膜最先受到震动，接着震动就由鼓膜传给中耳，最后传入内耳。

在飞机起飞或降落时，因为有竖直方向的加速度，舱内的气体由于惯性作用相对飞机会向下或向上运动。飞机起飞时，机舱内的气体相对飞机向下部沉降，这时，机舱底部的压强将增大，上部的压强将减小。同样，飞机着陆时，相对飞机气体向上部涌去，这时，机舱顶部的压强会增大，而下部的压强将减小。

在飞机加速起飞和着陆过程中，鼓膜的外表受外部气压的作用，而这一压强是变化的。

如果人闭紧嘴巴，那么，闭合的咽喉、声门到口腔、鼓膜间形成一个封闭系统，其压强不能随外部气压迅速变化。起飞时，外部压强大于内部压强，鼓膜就要向内凹人；反之，着陆时外部压强小于内部压强，鼓膜就会向外凸出。这样，耳朵都会有鼓胀感。当鼓膜受到的张力超过鼓膜所能承受的极限时，鼓膜就会破裂。因此乘机时嚼口香糖可以缓解压强防止耳膜胀裂。

知识点：耳膜、外耳、中耳、内耳、听觉神经、压强

为什么比萨斜塔没有倒塌

世界上最有名的斜塔是意大利的比萨斜塔，物理学史上有名的伽里略发现自由落体定律的实验就是在这里进行的。

比萨塔并不是人们有意造成现在这样的斜塔的。但是，由于地基松软等原因，自从建成以后，比萨塔就开始倾斜，几百年来，倾斜得越来越厉害。但是，比萨斜塔并没有倒塌。那么，比萨斜塔为什么没有倒塌，会不会倒塌，什么时候倒塌?

原来，物体不倾倒，必须使整体保持静态平衡，作用在物体重心的重力作用线一定要落在物体的基底面积内。如果通过重心的重力作用线越出基底，马上就会失去平衡，导致物体的倾倒。

比萨斜塔之所以还没有倒塌，正是由于它的重力作用线还在其基底范围内；如果比萨斜塔继续倾斜下去，那么有朝一日，比萨斜塔终究会倒塌的。

为了挽救比萨斜塔，世界上的科学家提出了各种方案。我国科学家提出，在塔倾斜方向的反方向的地基上，灌注大量的水泥，这样可以将比萨斜塔的重心向反方向移动，从而使塔身不再继续倾斜，甚至矫正塔身。

杂技表演中的演员在斜摞（luò）着的椅子造型上做各种表演，能够保持平衡而不至倒掉，利用的是同样的道理，也就是说，不论多少个演员或多少张椅子，演员和椅子的合重心的重力作用线一定要落在椅子四脚所围成的基底的面积内。

知识点：地基、倒塌、静态平衡、重力作用线、基底

高空走索的表演者为什么

会拿着一根长长的竹竿

高空走索是一项非常惊险又极具观赏价值的表演项目，20世纪90年代，加拿大高空走索表演者科克伦在我国三峡地区首次高空走索跨过了长江。维吾尔族达瓦兹（维语：高空走索）艺术世家的传人阿迪力在缺乏资金和没有媒体关注的不利情况下，以大大少于科克伦的时间再次走索跨过了长江。阿迪力一家还多次在全国民运会和各种节庆活动中表演了达瓦兹，赢（yíng）得了观众们的喝彩和敬佩。

观看高空走索，观众们看到表演者在很细的绳索或钢丝上如履（lǚ）平地，还能轻灵敏捷地做出各种惊险优美的动作，会紧张得透不过气来，但表演者不用保险绳的保护却不会从绳索上摔下来，这是为什么呢?而且，表演者还要拿着一根长长的竹竿或长棍子，这根长竿难道不会妨碍他做动作吗?

与人们的想象相反，表演者手里拿的长竿，不仅不会妨碍表演者做动作，恰恰是使他保持平衡、不易从绳索上掉下来的关键。

我们知道，不论什么物体，要保持平衡，物体的重力作用线（通过重心的竖直线）；必须通过支面（物体与支持着它的物体的接触面），如果重力作用线不通过支面，物体就会倒下。

根据物体平衡的条件，就要求高空走索演员，要始终使自己身体的重力作用线通过支面——悬空的绳索。由于绳索很细，对人的支撑面极小，一般人很难让身体的重力作用线恰巧落在绳索上，随时有从绳索上掉下的危险。手中的长竿可以左右摆动，以调节身体的重心，将身体的重力作用线调整到绳索上，使身体重新恢复平衡。我们有这样的经验，当身体摇晃即将倒下时，我们会下意识地摆动双臂，使身体重新站稳，这是我们依靠摆动双臂来调整身体的重心。杂技演员走钢丝时，也会通过摆动手臂的方法保持平衡。同样道理，高空走索表演者手里拿的长竿，实际充当了延长的手臂的作用，还有长杆转动惯量大，可以有效地帮助表演者在空中保持平衡。

知识点：惊险、平衡、重心

为什么医生可以使用听诊器

诊断病人患了什么病

人们得了病，去医院看病，医生就会用挂在脖子上的听诊器贴在你的胸前背后，仔细地听着什么。他到底能听到什么呢?

观察一下，会发现听诊器贴在你身体上的部分是一个圆形的蒙着金属薄膜的小圆盒，它连在一段空心橡胶管上，靠近医生两耳的部分是两条金属腿。听诊器为什么要用这样的材料制成呢?

原来，人在得病时，身体各部分会产生某些变化，比如肺里有杂音，或心脏跳动不规律，有时候胸腔或腹腔还会有积水。通过听诊，可以听到这些身体中的变化。

最初医生是通过将耳朵贴在病人身体上的办法来听诊的，但这样做既不卫生效果也不十分理想。后来，人们发明了听诊器解决了这个问题。

关于听诊器发明的一个传说是：一个医生偶然在公园里看到两个孩子用一段树枝贴在长椅上仿佛听着什么，医生好奇地模仿着孩子们的动作，令他十分惊异的是：声音比平时听起来要响得多，而且清楚得多，他于是便用空心木管做了一只听诊器。后来，人们改用金属来做听诊器，听诊器逐渐变成了我们现在所熟知的样子。

为什么听诊器要用金属制成呢，我们已经知道，声音在固体中传递的能力比在空气中强，所以利用金属可以更清楚地听到身体内部发出的声音，并根据声音的不同判断出身体里出现的毛病。

同样道理，工厂里经验丰富的工人师傅把螺丝刀放在运行的机器上，将耳朵贴在螺丝刀上仔细听，也可以通过机器发出的声音判断机器是否正常。

知识点：杂音、声音、变化、金属

为什么噪声也是一种污染

现在环境污染已经越来越成为人们迫切关注的与人类生存密切相关的问题。如果问你，环境污染都包括哪些，你会提到废物、废水、废气等污染，但你是否知道声音也有可能成为一种污染呢?这就是噪声污染，而且是比其他污染更加危险的污染。

人们最早意识到噪声污染，是在20世纪50年代以后，喷气式飞机特别是超音速飞机出现后的事情。住在机场附近的居民被飞机突破音障（飞机速度超过音速时空气阻力对飞机形成的一种无形的障碍）时所产生的巨大的轰鸣声搅得头疼、耳鸣、神经衰弱。

噪声会对人产生一种不愉快的有刺激性的影响。强噪声对人长时间作用，能引起听力暂时丧失，在严重的情况下，能引起听力全部丧失。人们最早注意到噪声污染的除了飞机噪声外，还有就是同金属冶炼和金属加工有关的工厂噪声，建筑和市政施工的噪声（如扔钢筋的声音、混凝土捣固机的声音、气钻的声音等），以及汽车干线附近的噪声。但是，现在人们已经知道，实际上在我们周围的一些环境噪声的危害比上面所说的更大。如夜深人静时水龙头的漏水声、锅铲刮锅的声音、摇滚乐队和重金属乐队的演奏声、音乐会上歌迷们狂热的尖叫声、家庭音响的低频振动等。

噪声同污染的空气和水一样对人体健康产生危害。如果对于过度的噪声没有防护，人就可能造成心理上和生理上的破坏。噪声会造成心理异常，首先是引起失眠，妨碍人们入睡，或使人从梦中惊醒；噪声还有可能引起人神经和心理上的疾病，如使人烦躁不安，具有攻击倾向；过响的声音会妨碍人与人的交往，如影响说话、打电话等；噪声会使劳动生产率降低；生理上的影响，除了会造成听力衰退、暂时性耳聋和永久性耳聋外，还可能引起高血压等疾病。

正因为噪声污染是一种非常危险的环境污染，所以人们已经开始重视噪声污染的防治工作。

知识点：环境污染、声音、刺激、心理异常、听力

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