可怕的冰

来源:百度文库 编辑:神马文学网 时间:2024/06/03 10:45:39
可怕的冰

        
        一只能装20公斤水的铁桶,冻成冰以后能把铁桶胀破,为什么有那么大的力量?
        答:20公斤的水相当于20立方分米的体积,但是当冻成冰以后,冰的密度为0.9公斤/分米3,这样其体积膨胀到=22.2立方分米。

        
        当水结冰时,由于4℃的水密度最大,所以冰是从桶的上部开始,慢慢往下冻结,这样等上面冻得很结实时,下部全部冻结后体积膨胀只能把桶胀破了。铁的抗拉强度大约30公斤/毫米,它的延伸率又不是太好,所以冰产生的力大大超过了铁桶的抗拉强度。

        一艘安全行驶的轮船,在经过寒冬的海峡时,居然被冰块挤破了,这是为什么呢?
        答:如图所示,AB表示轮船的前缘,它与冰块接触在 c点。由于轮船前进,相当于冰块施于轮船一个力 f,这个力分解为法向正压力 n和切向下滑力 t,设 f和 n的夹角为θ。
        如果冰块与船舷的摩擦系数μ=0.2,那么冰块对船舷的摩擦力 f=μN=0.2N。当摩擦力 f>T时,冰块将无法滑动,而长时间压在船舷上,这样就会把船舷压坏。因此,为安全起见,必须 t>f。
        因为 t=N?tgθ
        所以 ntgθ>0.2N tgθ>0.2即θ>11°
        为此,船舷必须倾斜一个大于11°的角。

        在地质变化曾经剧烈的区域,从山腰中裸露的岩石上,可以分辨出冰川经过的痕迹。使人奇怪的是冰川怎么还会移动呢?冰为什么能在比它坚硬的岩石上刻下痕迹呢?
        答:当山上的降雪量超过融化量,使得冰堆积起来,形成了冰川,冰川的体积逐渐增大,它对底层的压力也越来越大。但是冰有一个反常特性,随着压力的增大,熔点 少许降低,即压力增加133个大气压,熔点降低1℃。因此只要形成足够的压力,即使数百米高的冰帽也会慢慢向下移动,在冰川和岩石接触的部位,冰融化为水,水又冻成冰。冰川移动的速度大约每天25~100厘米左右。
        由于冰川的压力很大,再加上水对岩石的冲刷,所以冰川能在岩石上留下印痕,这也便于地质工作者考察地球的变迁。