在观察大自然的过程中我偶然发现,树干的形态都近似圆的——空圆锥状。树干为什么是圆锥状的?圆锥状树干有哪些好处?为了探索这些问题,我进行了更深入的观察、分析研究。
在辅导老师的帮助下,我查阅了有关资料,了解到植物的茎有支持植物体、运输水分和其他养分的作用。树木的茎主要由维管束构成。茎的支持作用主要由木质部木纤维承担,虽然木本植物的茎会逐年加粗,但是在一定时间范围内,茎的木纤维数量是一定的,也就是树木茎的横截面面积一定。接着,我们围绕树干横截面面积一定,假设树干横截面长成不同形状,设计试验,探索树干呈圆锥状的原因和优点。
经过实验,我们发现:(1)横截面积和长度一定时,三棱柱状物体纵向支持力最大,横向承受力最小;圆柱状物体纵向支持力不如三棱柱状物体,但横向承受力最大;(2)等质量不同形状的树干,矮个圆锥体形树干承受风力最大;(3)风是一种自然现象,影响着树木横截面的形状和树木生长的高矮。近似圆锥状的树干,重心低,加上庞大根系和大地连在一起,重心降得更低,稳度更大;(4)树干横截面呈圆形,可以减少损伤,具有更强的机械强度,能经受住风的袭击。同时,受风力的影响,树干各处的弯曲程度相似,不管风力来自哪个方向,树干承受的阻力大小相似,树干不易受到破坏。
以上的实验反映了自然规律、自然界给我们启示:(1)横截面呈三角形的柱状物体,具有最大纵向支持力,其形态可用于建筑方面,例如角钢等;(2)横截面是圆形的圆状物体,具有最大的横向承受力,类似形态的建筑材料随处可见,如电视塔、电线杆等。
在当今工业领域和交通工具上被广泛应用的内燃机为我们提供了巨大的便利,但随着它的应用,许多弊端也日益暴露出来。传统内燃机是要“喝油”的,在大量地消耗化石燃料的同时,其排放的尾气对环境的改造直至破坏不可避免,如“城市热岛效应”、“全球温室效应”等。
我想如果在传统内燃机中有电磁的介入,它的生命力将继续旺盛。具体的设计思路简单来说是这样的:可以在内燃机活塞上改装上一种线圈,线圈内插有一衔铁,活塞和衔铁仍是可往复运动的整体;另将一线圈(线圈中仍插有衔铁)装在内燃机汽缸顶部火花塞位置,与内燃机为一整体固定不动。这样,分别将一定频率的交流电接入两个线圈(两个线圈以及供电装置相互独立),通过调整交流电的频率,来改变两个线圈中衔铁的极性,从而使两衔铁在交流电的前半周期内同名排斥、后半周期异名吸引,通过排斥吸引过程带动活塞,活塞再通过连杆带动曲轴,曲轴再将活塞的往复运动变成旋转运动,实现电能到机械能的转化,而且可方便地通过调节电子线路改变交流电频率来调节机器的功率(相当于加、减油门)。 中学生科技网
(注:从上述装置原理不难看出,活塞与汽缸组成的系统的密闭性大可不必考虑,也可在设计中抛弃汽缸,代之以一个可供活塞往复滑动的轨道,这样既可简化工业生产流程,也将大大减少因活塞与汽缸摩擦损失的能量,提高机器的效率。) 作者:吴东远
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一、什么叫白色污染 这要从塑料开始谈起。塑料是一类高分子材料。以石油为原料可以制得乙烯、丙烯、氯乙烯、苯乙烯等,这些物质的分子在一定条件下能相互反应生成分子量很大的化合物(即高分子):聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯。我们通常使用的塑料就是由上述四种高分子组成的材料(聚乙烯、聚丙烯薄膜抖动时声音发脆,而聚氯乙烯薄膜则较柔软,抖动时无发脆声音;发泡塑料一般是聚苯乙烯,燃烧时有浓烟)。从上世纪六十年代开始,塑料进入广泛实用阶段。由于塑料具有很多优点:它取材容易,价格低廉,加工方便,质地轻巧,因此塑料一问世,便深受世界欢迎,它迅速渗入到社会生活的方方面面,塑料被制成碗、杯、袋、盆、桶、管等。塑料被列为20世纪最伟大的发明之一,塑料的普及被誉为白色革命。 随着塑料产量不断增大,成本越来越低,我们用过的大量农用薄膜、包装用的塑料袋和一次性塑料餐具在使用后被抛弃在环境中,给景观和环境带来很大破坏。由于塑料包装物大多呈白色,它们造成的环境污染被称为白色污染。 二、白色污染的危害 白色污染存在两种危害:视觉污染和潜在危害。 视觉污染指的是塑料袋、盒、杯、碗等散落在环境中,给人们的视觉带来不良刺激,影响环境的美感。前几年,有人戏称我国有两座万里长城,一为古长城,二为白色长城,指的是我国铁路沿线到处是白色的饭盒、塑料袋,这就是视觉污染。在我们学校,随处可见一次性饭盒、各色塑料袋,起风时候,塑料袋到处飘扬,严重影响校园的美观。 白色污染的潜在危害则是多方面的。 1、 一次性发泡塑料饭盒和塑料袋盛装食物严重影响我们的身体健康。3月20日,北京市消费者协会发布2001年第1号消费警示:当温度达到65°C时,一次性发泡塑料餐具中的有害物质将渗入到食物中,对人的肝脏、肾脏及中枢神经系统等造成损害。因此,2001年4月23日,国家经贸委发布了〈〈关于立即停止生产一次性发泡塑料餐具的紧急通告〉〉,要求停止生产一次性发泡塑料饭盒。 我们现在用来装食物的超薄塑料袋一般是聚氯乙烯塑料。早在四十年前,人们就发现聚氯乙烯塑料中残留有氯乙烯单体。当人们接触氯乙烯后,就会出现手腕、手指浮肿,皮肤硬化等症状,还可能出现脾肿大、肝损伤等症。1975年,美国就禁止用聚氯乙烯塑料包装食品和饮料。在我国,更为严重的是,我们用的超薄塑料袋几乎都来自废塑料的再利用,是由小企业或家庭作坊生产的。中央电视台〈〈新闻调查〉〉节目组曾经岸访了塑料袋的生产厂,这些生产厂所用原料是废弃塑料桶、盆、一次性针筒等。生产时,首先用机械把原料粉碎成塑料粒子,再把塑料粒子放在一个水池里清洗(名曰消毒),取出来晒干,再用机械把它压成膜,制成各种塑料袋。记者问老板,这种塑料袋用来装食物,是否对人体有害,该老板毫不遮掩地承认这类薄膜未经消毒,肯定有害于身体,他本人从不用这种塑料袋装食物。每次吃饭时,就有不少同学用塑料袋装饭菜,他们不知道这种行为不仅危害环境,也危害自己的身体。 2、 使土壤环境恶化,严重影响农作物的生长。我国目前使用的塑料制品一般是不可降解的,其分子量在2万以上,只有分子量降为2000以下时,才能被自然界中微生物所利用,而这一过程至少需200年。农田里的废农膜、塑料袋长期残留在田中,会影响土壤的透气性,阻碍水分的流动,从而影响农作物对水分、养分的吸收,抑制农作物的生长发育,造成农作物的减产。若牲畜吃了塑料膜,会引起牲畜的消化道疾病,甚至死亡。 3、 填埋作业仍是我国处理城市垃圾的一个主要方法。由于塑料膜密度小、体积大,它能很快填满场地,降低填埋场地处理垃圾的能力;而且,填埋后的场地由于地基松软,垃圾中的细菌、病毒等有害物质很容易渗入地下,污染地下水,危及周围环境。 4、 若把废塑料直接进行焚烧处理,将给环境造成严重的二次污染。塑料焚烧时,不但产生大量黑烟,而且会产生迄今为止毒性最大的一类物质:二恶英。二恶英进入土壤中,至少需15个月才能逐渐分解,它会危害植物及农作物;二恶英对动物的肝脏及脑有严重的损害作用。焚烧垃圾排放出的二恶英对环境 的污染,已经成为全世界关注的一个极敏感的问题。 三、白色污染的防治 1、 停止使用一次性餐具及超薄塑料袋。由于一次性塑料餐具难降解,现在许多城市都推广使用绿色餐具——纸制餐具,因为纤维素能被微生物降解。但许多环保专家认为,用纸制餐具代替发泡塑料餐具亦不明智。首先,纸制餐具同样也会带来视觉上的污染,因为它们的降解速度并不快,往往在几十天甚至几个月内也不会降解彻底。其次,制纸制餐具时,除用到草浆、稻浆外,还要加入1/3左右的木浆,若全面推广,势必造成大量木材的消耗,导致森林砍伐的加剧。值得注意的是,我国森林覆盖率仅为13.92%,人均占有森林面积只相当于世界人均水平的17.2%,居世界112位。第三,制纸浆历来是耗水大户、耗能大户及排污大户。造浆工艺需大量水,而我国人均水的占有量在世界上排88位,已被列为世界12个贫水国家的名单上;若污水未经处理,直接排入河流中,会引起水污染;纸制餐具成型后需立即烘干,这就需要耗大量能。而我国能源结构是以燃煤为主,这样就会增加空气中SO2的含量,引起酸雨。因此,无论是从环保角度,还是从节约资源角度,不使用一次性塑料餐具及纸制餐具都是一件好事。任何一次性餐具不仅不利于环保,也是对资源的最大的浪费。我们在日常生活中,应拒绝使用超薄塑料袋买菜或盛装食物,买菜可用菜篮子或较厚塑料袋,避免使用上的一次性,从而减少塑料袋对环境的污染。 2、 回收废塑料并使之资源化是解决白色污染的根本途径。其实,塑料和其它材料比,有一个显著的优点:塑料可以很方便地反复回收使用。废塑料回收后,进行分类、清洗后再通过加热熔融,即可重新成为制品。从组成看,聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯均由碳氢元素组成,而汽油、柴油等燃料也是由碳氢元素组成,只不过分子量较小。因此,把这几类塑料隔绝空气加热至高温,使之裂解,把裂解产物进行分馏,可制得汽油与柴油。 近年来,一些国家大力开展3R运动:即要求做到废塑料的减量化(Reduce)、再利用(Reuse)、再循环(Recycle)。目前,在德、日、美等国家,由于重视对包装材料的回收处理,已经实现了塑料的生产、使用、回收、再利用的良性循环,从根本上消除了白色污染。 3、 研究开发降解塑料。降解塑料具有与普通塑料同样的使用功能,但在完成其使用功能而被废弃后,其化学结构可以在某些条件下发生变化,使高分子分解成分子量较小的分子,最后,被自然环境所同化。降解塑料有三类:光降解塑料、生物降解塑料及双降解塑料。但是现在许多降解塑料并非100%降解,只是把塑料变为塑料碎片,据报道,我国陕西杨凌农业高新技术产业示范区已研制成功100%降解的塑料。它是将淀粉和不可降解的塑料通过特殊设备粉碎成纳米级后进行物理结合,再将两者比例控制在一定范围内。用这种新技术生产的农用地膜,经过四至五年的大田试验,结果显示,在70天至90天内,淀粉完全降解为H2O、CO2,塑料变为对土壤和空气无害的细小颗粒,并在17个月内同样完全降解为H2O、CO2。现在这种塑料已投入批量生产。目前在世界上降解塑料还远远没有得到大规模使用。开发使用降解塑料也只能作为解决白色污染的辅助措施。 4、 加强环保宣传,提高公民的环保意识,在社会上形成良好的环保氛围,是解决白色污染及其它各种形式污染的前提。例如,要回收废塑料,就要实行垃圾回收分装制度,把不同类的垃圾放在不同的垃圾桶内,这就需要我们有高度自觉的环保意识。 让我们人人树立以爱护环境为荣,破坏环境为耻的思想,以实际行动来消除校园里的白色污染及其它污染,把四中建设为绿色校园,文明校园。