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大氣球比小氣球大!大氣球不一定比小氣球大,這是什麼邏輯?

大氣球比小氣球大!大氣球不一定比小氣球大,這是什麼邏輯?

那麼今天給大家出一道題,也許你知道答案,也許你不知道!不論你知道與否,我們今天將會找出這道題目背後的科學依據,不妨大家一起來瞧一瞧!


題目:

兩個氣球附著在軟管的兩端。一個氣球幾乎完全充氣,另一個只有輕微充氣。當軟管被釋放時會發生什麼?

a)大氣球膨脹較小的一個,直到他們都是同樣的大小

b)小氣球膨脹大氣球

c)保持不變

答案是B,小氣球膨脹大氣球

小氣球膨脹較大的一個。這個意外的結果是由於氣球半徑(或氣泡)與內部空氣壓力是反比關係。儘管充滿氣的氣球的內部壓力似乎更大是合乎邏輯的。因為橡膠是可以拉伸的,但是真像是相反的。

相反的真相

小氣球有更大的內部壓力,因此膨脹的了大氣球。同樣的效果解釋了為什麼更小的肥皂泡更完美。而為什麼非常大的氣泡是如此搖擺不定。這個容器內部壓力、半徑與張力的關係通常被稱為拉普拉斯定律。

拉普拉斯(Laplace)定律 P=2T/r 。 P 代表肺泡回縮力,T代表表面張力,r代表肺泡半徑。肺回縮力與表面張力成正比,與肺泡的半徑成反比。

特別是在醫學中,動脈瘤凹面壓強大於凸面壓強,這是為什麼?需要考慮到拉普拉斯定律,一個由彈性膜形成的球面,其凹面壓強大於凸面壓強;兩側的壓強差與單位膜長的張力成正比,與曲率半徑成反比。

另外肺泡破裂等問題也需要拉普拉斯定律,這是因為Ⅱ型肺泡上皮細胞合成和釋放肺泡表面活性物質(alveolar surfactant),然後分布於肺泡的內襯層的液膜,能隨著肺泡的張縮而改變其分布濃度,用來減少肺泡表面張力。表面張力增加,大肺泡容易破裂小肺泡容易萎縮,不利於肺的穩定。

動脈瘤圖像

雖然拉普拉斯(Laplace)定律被用在醫學上,但是拉普拉斯卻是主要研究天體力學和物理學的科學家。在1812年拉普拉斯在《概率的分析理論》中總結了當時整個概率論的研究,論述了概率在選舉、審判調查、氣象等方面的應用,並導入「拉普拉斯變換」。拉普拉斯變換導致了後來海維塞德發現運算微積分在電工理論中的應用。

科學運用

在科學上跨界的運用運用還是比較常見的。被廣泛應用的20/80原則就是個熟悉的例子。不管哪方面的運用,只要能運用的上就是好的知識,正如鄧爺爺說的那句話,不管黑貓還是白貓,能抓到老鼠的就是好貓!


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