如果把瓦片扔到马里亚纳海沟,它会沉到海底吗?需要多长时间?
马里亚纳海沟位于太平洋底,有2550公里长,平均宽度70公里,探测到的最深处达11929米,海水密度随着盐度以及深度而不同。
表面处海水密度一般为1.03g/ml, 水的压缩性并是不是很强,一万米水柱的压强,海水密度仅仅增加约5%,马里亚纳海沟处的海水密度约为1.08g/ml,即1080kg/m3 ,如果瓦块的密度大于这个值,根据阿基米德原理,瓦块肯定就是会下沉的。
查询建筑行业标准: 瓦块长33cm、宽:21cm,厚度2cm,密度约1800kg/m3,大于马里亚纳海沟处的海水密度1080kg/m3。
因此如果将瓦片扔到马里亚纳海沟上方,必然会沉到海底的。
需要多长时间落入海底?瓦块在水中受到三个力,即重力G、海水浮力f、水的阻力F;
水的阻力F=1/2*C*ρ*v^2*S;
其中C为海里阻力系数,20摄氏度时为1.005,ρ为海水密度,v为下降速度,S为垂直于下降的横截面。
从上面的式子可看出,下降的速度越快,阻力越大,当满足阻力和浮力之和等于重力时,瓦块受力达到平衡,以平衡时的速度匀速下降,直到海底。
重力G=mg=33*21*2*1.8*10=24948N;
浮力f=Vρg=33*21*2*1.05*10=14553N;
假设瓦片是水平下落,即最大截面下落,此时根据,重力G=浮力f+阻力F,带入以上数据可以得出速度v=16.86米/秒。
这就是达到平衡时的下落速度,此后瓦片就以此速度下降,所需的时间就是11929 16.86=707秒,即约11.8分钟就已经到底了。
这是瓦片以最大截面下降,实际中瓦片与下落方向垂直的截面不一定是最大截面,下落的时间会小于这个值的。
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全球海洋的平均深度将近3700米,其中最深之处位于西太平洋的马里亚纳海沟,它的最深处是深达11000米的挑战者深渊。
如果把一块瓦片扔进马里亚纳海沟中,那么,瓦片能否沉到底部?瓦片在海洋深处会被压碎吗?如果瓦片能沉到海底,需要多久?
根据液体压强公式:
p=ρgh
随着深度的增加,海水的密度、重力加速度都会随之增加,所以压强也会迅速增加。不过,海水的密度和重力加速度随深度变化并不大,可以认为这两个参数是常数。海水的密度一般为1030千克/立方米,挑战者深渊中的海水密度为1080千克/立方米,液体是很难被压缩的。
由上述公式可知,海水的深度增加大约10米,水压就会随之增加1个地表大气压。在1000米深的地方,水压会达到100个地表大气压。而在挑战者深渊中,水压将会高达1100个地表大气压。
既然水压这么高,如果把瓦片放在马里亚纳海沟的底部,这是否意味着瓦片会被压碎?
瓦片是实心的固体,经过海水的充分浸润之后,瓦片内外并不会产生压力差,即便挑战者深渊中的水压非常高,瓦片也是不会被海水压碎的。倘若是一个空心的物体,例如,一个空的密闭瓶子,瓶子内的气压为1个大气压,如果把它放到足够深的海水中,瓶子就会因为巨大的压力差而被压扁。
在马里亚纳海沟中,科学家发现了一些栖居于此的生物,它们身体内外的压力处于平衡状态,所以它们可以适用深海的巨大水压。如果把这些深海生物捞上来,它们会无法适应低压环境而死亡,这就如同人类在毫无防护的状态下去太空一样。
除了深海生物,人类还在海洋底部发现了塑料袋。既然塑料袋都能沉到海洋底部,密度更大的瓦片肯定也是能够沉到海底。那么,瓦片沉到挑战者深渊中需要多少时间呢?
在瓦片下沉过程中,瓦片会同时受到三个力的作用,分别是向下的重力:
G=mg
其中m为瓦片的质量,g为重力加速度(假设保持不变)。
向上的浮力:
Fb=ρgV
其中ρ为海水密度(假设保持不变),V为瓦片的体积。
瓦片在下沉过程中,其表面会覆盖上一层水,形成速度梯度,这会阻碍瓦片下落,这个力为粘滞阻力:
Fv=1/2Cρv^2A
其中C为阻力系数,A为瓦片的面积,v为瓦片的下沉速度。
因此,瓦片所受到的合力为:
F=G-Fb-Fv
随着瓦片的下落,速度变得越来越快,粘滞阻力变得越来越大,合力变得越来越小。当瓦片的速度达到临界值时,粘滞阻力大到刚好使合力变为零,瓦片将会开始匀速下降,此时的速度即为终末速度。此后,瓦片的粘滞阻力不再会增加,合力保持为零,瓦片会一直匀速下沉。根据上式可以得到终末速度公式为:
如果考虑一片小青瓦的长度为250毫米,宽度为200毫米,厚度为20毫米,密度为1600千克/立方米,阻力系数取0.9,瓦片以面积最大的那一面下沉,由此可以计算出瓦片的终末速度约为0.49米/秒。
至于瓦片达到终末速度所需的时间以及对应的下落高度,需要建立微分方程才能进行精确求解,这里就不再展开。假设瓦片以0.49米/秒的速度下沉到马里亚纳海沟的最深处,所需的时间约为6.2小时。
当然,上述只是理想情况下的计算结果。在现实中,瓦片不可能始终以面积最大的那一面下沉。而且海洋中的水并非静止的,瓦片也不可能竖直落到马里亚纳海沟的底部。
当然会沉到底。
瓦片在运动中受到水的阻力和重力作用,阻力可表示为f=kv^2,当下沉速度v逐渐加快导致f=mg时,瓦块开始匀速运动,速度不再变化,沉到底的时间大约可表示为t=H/v。
但瓦块表面形状不规则,常数k不能精确得出,因此要想知道正确答案,扔一块试试,实践是检验真理的唯一标准!
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如果把一块砖头扔向马里亚纳海沟,那它会沉到海底吗?如果会沉到海底,那又需要多长的时间?砖头能不能沉到1.1万米深的马里亚纳海沟底部,取决于砖头的密度大小。如果砖头的密度大于水,则砖头会沉到海底,反之,砖头不会沉到海底。这里以标准砖为例,这种砖头的密度约为1.8克/立方厘米,这要大于常压下海水的密度(1.03克/立方厘米)。不过,随着海水深度的增加,越往下的水受到的挤压作用越强(压强越高),这意味着密度也会更大,那么,深海中水的密度会超过砖头的密度吗?
水是致密的液体,海水也不例外。我们都知道海水的密度范围在1.02 1.07之间,也就是说即便是在最深的海底,海水的密度与浅层海水差异不大。由此可见,水泥砖的密度始终而且是明显大于海水的密度,并且从各个方向对砖块所施加的压力几乎是相等的,因此不管压力怎样增大将一块水泥砖丢到马里亚纳海沟是可以往下沉的,只是下沉的速度以及沉入海底的时间问题。不考虑水的波动因素,水泥砖下沉速度与时长则与水泥砖不同的面朝下有直接关系,通常情况下,长与宽形成的面朝下阻力最大,下沉速度最慢,而宽与高形成的面朝下,阻力最小,下沉速度最快。不过,由于海洋之水汹涌澎湃,并且水体水平面和垂直面存在密度流等水体的交换,因此一块砖头在下沉过程中,由于海水的扰动势必也会一波三折。
木卫三的参数:它是太阳系最大的卫星,直径大于水星,质量是水星的一半,据哈勃望远镜分析木卫三光谱后认为其海洋深达400千米!甚至有科学家估计其海洋分层三个层次,每层约400千米!木卫三的海洋深度可能超过1000千米,当然无论其多深,超过217千米即可,因为这是砖块能不能沉底的关键!在木卫三上,砖块大约会停留在217-220千米的水层中,因为此处是两者密度平衡点!
把瓦片扔到沟里经过一定地时间,肯定会落到沟底的。
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凤贱胸腺: 能,但是概率低得几乎为零. 因为中间有很多的未知因素. 例如海底暗流(不光有水平方向的,还有升降流); 抹香鲸大王乌贼生物聚集层等海底生物的障碍; 还有其他例如压强等的影响. 所以假如在海沟的垂直上方丢一块石头,几乎不可能沉到海沟里,可能在半途就沉底了. 回答完毕希望您满意.
乐亭县13254129760: 金属能沉入马里亚纳大海沟么 - ?
凤贱胸腺: 当然可以.能沉入海底的物体不在于海的深度,还是看比重(也叫相对密度),水越深只是物体所受水的压力越大,而水的比重基本没什么变化.所以,只要大于水的比重的物体都可以沉下去.
乐亭县13254129760: 为什么速度快的瓦片能浮在水上? - ?
凤贱胸腺: 我想应该是动量等于冲量吧,你想下,你把一片瓦片从某一高度竖直放下,在接触水面的时候,它的速度是不是变为0了,也就是说这时水给它的力是大于重力的.当它还有一个水平速度时,水面要给它一个力,所以是之间凹,四周凸的,它要往前,就好像要穿过一个斜坡一样,所以咯!!!!不知道对不对、!!
乐亭县13254129760: 太平洋中的马里亚纳海沟深达11300多米,如果把一件重物从水面扔下去,需要多长时间才能到达海底? - ?
凤贱胸腺: 60分钟
乐亭县13254129760: 一人沉入马里亚纳海沟海域,在一定时间内,他会一直下沉沉入海底?还是会因为深海压力化作粉齑?还是? - ?
凤贱胸腺: 水压只会把人压成一团 理论上来说到达那个深度人会被压成很小一快最终沉入海底 就像在深海没有死物悬浮在水中
乐亭县13254129760: 人的尸体如果沉入马里亚纳海沟底会怎样?会压扁还是保持原样? - ?
凤贱胸腺: 会压扁,1万多米深的地方渗透压起的作用可能不是很大,水的压力占主要地位,深水鱼捞上岸会爆也不是因为渗透压,而是它们体内器官需要抵抗水下巨大的压力,捞上岸后水的压力消失,体内的压力远大于大气压,所以才会爆
乐亭县13254129760: 太平洋的马里亚纳海沟深达11300多米,如果把一个重物从水面扔下去需要多长时间到达海底?可以假设这个重物是铁,是1立方米的铁,铁的密度按7800千... - ?
凤贱胸腺:[答案] 假设铁的密度是7T/立方米,1立方米的铁的总重量等于7T,减去浮力向下的力等于60KN,向下的加速度等于8.5714M/S2 解方程:1/2a*s*s=11300 解得S=162.38秒 假设海水密度不变,且密度等于1g/立方厘米
乐亭县13254129760: 生鸡蛋扔进马里亚纳海沟底会被压碎吗 - ?
凤贱胸腺: 答案是会压碎.因为鸡蛋受到水的浮力必定没有鸡蛋的自重大.势必会往下沉,但海底的气压又是远远大于大气压的,一定会将鸡蛋彻底压碎.
乐亭县13254129760: 马里亚纳海沟的生物 拿到水面会有什么后果?
凤贱胸腺: 深海的水压很大,所以那里的生物要想存活,自身内部压力必须足够与水压持平才能正常生活,如果拿出水面,外部压力就会变得很小,这样内压过大所产生的压力差就会使其内部器官胀破了,导致死亡.反过来也是一样,把你扔进海沟,你也会因内压只是适应了水面的大气压,而不够大,就会被深海的海水压力压得粉碎
乐亭县13254129760: 马里亚纳海沟最深处是负11034米,珠穆朗玛峰的海拔是8844.43米,如果把珠穆朗玛峰移到马里亚 - ?
凤贱胸腺: 把珠穆朗玛峰移到马里亚拉海沟,此时珠穆朗玛峰顶海拔是-11034+8844.43=-2189.57 米 所以此时珠穆朗玛峰顶距海平面2189.57米.