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生活中的小科学实验:[2]潜艇是球形的?

我们看到的潜艇总是呈圆球状或椭球状,这其中包含了什么道理?
工具/原料
1

一只纸杯

2

软纸板

3

一摞厚书

4

橡皮膏

操作步骤
1

将纸板剪成矩形,再将其卷成一个直径为5厘米的圆柱体。

2

用纸板再剪出一个矩形,将其折叠成一个长方体,长方体的底面为边长5厘米的正方形

3

把长方体放在两摞高度为5厘米的书中间,再在上面放一张纸板,然后把纸杯放在纸板上,缓缓倒入水。观察长方体弯曲的情况。

4

倒掉杯中水,用圆柱体替换长方体,再次把纸杯放在纸板上,倒入水。看看圆柱体发生了什么变化?

原理

过了一会儿,纸杯的重量将长方体压塌陷了,而承受同样重量的圆柱体却没有发生变形,虽然它与长方体的材料相同、大小相等。圆柱体良好的抵抗力要归功于它的形状。圆柱体可使作用在其上的力均匀分布,而长方体表面高低不平的棱角却很容易被压弯或压塌。

应用

当一艘潜艇潜入深海时,它的上方承受着大量的水,这些水对潜艇外壳的各部分产生压力。潜艇下潜得越深,它承受的压力就越大,越容易被水的重量压变形。为了抵抗水的巨大压力,潜艇的船体是由非常结实的厚钢板制成的,船体呈圆球状或椭球状以便使各个部分所受的压力大小相同,不会存在某个薄弱环节。

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