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绑绳子的实心铁球能沉到最深的海底吗?铁球会被水压变形吗?

 昵称UZWbF 2019-03-07

@力学Nerd王小胖已经有相当专业的计算了,关于计算方面就不献丑了,不过这个问题上会引申出一个非常有趣的话题,不妨来简单分析下!

首先,铁球沉底肯定不会有疑问,除非铁球是空心的(当然空心要足够大,排开的水量大于铁球质量),或者将铁球丢在水银里,那么很明显,铁球是不会沉底的!但这个问题中做了一个前提条件,是绑在绳子上,但此时铁球下沉肯定是没问题,但会不会沉底或者沉到某个位置停止下沉,就要看这个绳子的材料是什么了!

比如一、绳子同样是铁链,那么毫无疑问两者沉底没有任何问题,原因很简单,两者的密度都远远大于水,并且从一般意义上来说即使是马里亚纳海沟底部的水密度也和水面密度几乎一致,那么直接沉底,至于是多久,有空的朋友可以计算下!

比如二、如果绳子是泡沫等材料制成的,那么当铁球沉到某个深度时,铁球的体积+绳子的体积=水量>铁球+绳子的质量时,铁球就停止下沉了,此时必须要考虑绳子的材质以及下沉的深度!

最后有一个问题是,这个铁球如果沉到底了,比如马里亚纳海沟深度超过11KM,每平方厘米的压力超过一吨,从理论上来看对于用铁制成的球体,某些时候可以直接看成是一个刚体,我们可以认为它是不会变形的!但事实上铁仍然会受到压力而轻微变形,即使一个铁球四面八方受到的压力是平衡的,它的晶格依然会受到巨大的压力而出现变化!就像很多朋友认为水不可压缩一样,但各位需要注意的是,我们的深潜器在海沟底部采样时用的是不锈钢保压采样工具,因为水在巨大的压力下仍然会出现部分压缩,但却不会像空气一样有那么大比例!

上图为浙大深海序列采样器最深海水的序列保压不锈钢采样工具!这表明从深海采样到水面时水样是会有巨大压力的,当然这个压力并非指水深的大气压,而是远远低于实际水深所产生的水压!

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