马里亚纳海沟扔一块砖(砖头能沉至马里亚纳海沟的底部吗)

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马里亚纳海沟靠近太平洋马里亚纳群岛,是世界上深的海域,如果我们往马里亚纳海沟扔一块砖头,它要多长时间才能下沉?在谈到这一点前,我们必须先确认砖块是否会破碎。

马里亚纳海沟的压力很大,砖块会不会破碎?

一般情况下,一般的砖块可以分为MU10、MU15、MU20、MU25、MU30,而MU30的抗压强度在30 Mpa以上,也就是在承受压力超过30 Mpa的情况下,砖块就会破碎。

从另一个角度来说,每隔十米,海底的压力就会升高一个大气压,马里亚纳海沟的深度可以达到11公里,它的压力可以达到1100个大气压,也就是110 MPa。

马里亚纳海沟的底部,压力比一般的砖块要大得多。

其实不然,这是由于上面提到的30 Mpa是指砖块在单向受压和双向受压的状态,而在水中,每一个方向的压力都是相同的,这就是三向受压,与单向受压相比,三向受压的物体,其抗压强度要高出许多倍。

另外,因为这些砖块的结构比较松散,所以当它被扔到海里的时候,海水就会快速地渗透进去,因为海水的压力是通过海水来传导的,再加上水流向四面八方的压力都是相同的,所以当砖块被海水渗透的时候,就更不可能破碎了。

这块板砖要多长时间才能下沉?

一般的砖块,每立方厘米的密度大概在1.8 g左右,比海水的密度要高得多,所以砖块必然会沉入海底,如果不考虑水流、海洋生物的碰撞等因素,那么在下沉的时候,它的重量会被重力、海水的浮力、海水的阻力(F阻力)所影响。

在将砖块扔进海里后,它所承受的重量要大于浮力,所以两者的力量都是朝下的,而在这种力量的作用下,砖块会以更快的速度沉入海底。

但是海水对砖块的抵抗作用是向上的,随着砖块的下沉速度越来越快,海水的阻力也越来越大,因此在一定的时间内,三股力量就会形成一种均衡的状态,然后就会以一个恒定的速度向下沉去,这就是所谓的“终端速度”。

用“G= mg”可以计算出重力,用“F浮=ρ gV”表示海水的浮力(m是砖的重量, g是地球的引力,ρ是海水的密度, V是砖的体积)。

在这里, C是海水阻力系数, S是砖的特性区域(我们可以把它理解成“迎水面”),ρ是海水的密度, v是砖的沉降速率)。

在砖块到达终点速度 v时,其承受的重力正好与“G= F浮+ F阻”相等,因此,可以得到终速度 v的方程式,即 v=√[2 (mg-ρ gV)/Cρ S]。

一种普通的砖的标准尺寸是:240 mm长,115 mm宽,53 mm,容积0.0014628立方米,如果密度是1.8 g/cc,那么它的重量(m)大约是2.633公斤,我们把 g值设为9.8,用1030千克/立方米的海水密度(ρ)为0.47。

应该指出,在砖下沉时,上面所列的 S (也就是特性区域)并非是固定的,其大值是“砖的长度×砖宽=0.0276平米”,而小的是“砖的宽度×砖的高度=0.006095平方米”。

通过将上述数据代入“v=√[2 (mg-ρ g V)/Cρ S],可知砖的终速度大值是每秒2.73 m,小的是每秒1.28 m。

我们可以看出,即使是大的速度也是非常微小的,也就是说,当一块砖块扔进海里的时候,它的终速度会在很短的一段时间内达到。

我们可以得出一个结论,如果你将一块板砖扔到马里亚纳海沟中,让它下沉到11公里的深处,快也就是4029秒,多也就是8594秒。

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