地震中的物理
地震在古代被人们称做“地牛翻身”,“地牛者,上古凶兽也,秉天地五行之力而生,动则山河倒转,乾坤逆位”。当时的人们认为这种叫做“地牛”的怪兽翻翻身子就造成了地震。现在,人们已经知道了,地震的成因是地壳内部板块运动。有许许多多的物理现象会伴随地震产生,你一定有兴趣想要了解一些。
一、横波和纵波
地震来临时,人们会先感觉到前后左右摇晃,过上一会儿又改成上下颠簸。这是因为地震会同时产生横波和纵波两种波,但是,纵波传播的速度更快些。横波是指振动方向与传播方向垂直的波;纵波是指振动方向与传播方向在一条直线上的波。如果横波和纵波都沿地表传播,纵波是前后振动,横波上下振动。利用这个特点,人们可以很快确定地震发生的位置。
例如:在一次地震中,某地居民先感觉到左右摇,过了10秒钟又开始上下摇,已知纵波传播速度是5公里/秒,横波是3公里/秒,则震源距该地多远?
设:该地距震源S公里
解得S=18.75公里
二、共振
地震来临时,同一地方的建筑物有的振动幅度较大,有的却比较小,这是物理里面的一种现象叫共振。每种物体都有自己的频率,这个频率由它的长度、形状、材料等决定。建筑物也有它的固有频率,当地震袭来,如果某幢建筑物的固有频率碰巧接近这次地震波的频率,那么它的振动就最剧烈。
例:设钢混结构的建筑物的固有频率与其高度的平方成正比,比例系数为0.5,某次地震波的频率为50赫兹,在本次地震中,何种高度的钢混建筑物振动最厉害?
设建筑物高度为h,其固有频率为f
二者关系式为:f = 0.5h2
50 = 0.5h2
解得: h =10米
三、地震前自然现象异常的物理学解释
每次地震的产生,都需要漫长时间的孕育,只有当地下断层扭曲、摩擦,蓄势待发到一定程度,才会有地动山摇,怒吼式的总爆发。在地震以前,地壳内部已经发生了微妙的变化,这种断层之间的摩擦产生的热量释放到地表,会使局部地区在震前出现反常气候。
据史料记载:1925年云南大理地震,震前“久旱不雨,晚不生寒,朝不生露”;
1503年江苏松江地震,震前“热风如火”。
地热释放到空气中,造成大气温度变化,有时还会在空中形成一些独特的云彩,这种云彩是地震发生前的特有现象,所以人们给它起的名字叫地震云。
5月27日,14点30分左右汉阴中学地理教师黄开云在汉中方向天空发现3条手指状云彩,并向周围同事多人(当时我们也在场)介绍,同时预言必有地震发生,果然仅仅过了两个小时,宁强县在下午16点37分发生5.7级余震。
四、地震前后动物异常反应的物理学解释
地震发生前和发生后,一些生物如家禽、蟾蜍、蚂蚁、蛇等,会出现异常反应,乱串乱跑,大规模迁徙等。发生在地震以前叫震前效应,发生在地震以后的叫震后效应。
我国人民在长期劳动生活中总结出下面一些经验:
牛马骡羊不进圈,猪不吃食狗乱咬
鸭不下水岸上闹,鸡飞上树高声叫
冰天雪地蛇出洞,大量蟾蜍搬家逃
兔子竖耳蹦又撞,鱼儿惊慌水面跳
蜜蜂群迁闹轰轰,鸽子惊飞不回巢
地震前出现动物习性的异常现象,原因是很多的,还有待研究,其中有一种解释是动物感知到地震产生的次声波。
地震、火山爆发、风暴、海浪冲击、枪炮发射、热核爆炸等破坏性活动中都会产生次声波,所以次声波又叫死亡之波。它的频率小于20赫兹,这种频率超出了人耳的听觉范围,人听不到,但是某些动物可以感知到。
例如,1975年2月4日,辽宁海城发生7.3级地震之前,虽然是严冬天气,却发现有昆虫和蝴蝶。
采纳吧,谢谢
物理是一门以观察和实验为基础的学科。在教学中,有意识地引导学生联系生活实际,分析物理现象;利用身边物品,进行物理实验,都能激发学生的学习兴趣,加深学生体会。这里介绍一组与鸡蛋有关的物理现象和实验。 1、液体蒸发吸热 实验:把刚煮熟的蛋从锅内捞起来,直接用手拿时,虽然较烫,但还可以忍受。过一会儿,当蛋壳上的水膜干了后,感到比刚捞上时更烫了。 分析:因为刚捞上来的蛋壳上附着一层水膜,开始时,水膜蒸发吸热,使蛋壳的温度下降,所以并不觉得很烫。经过一段时间,水膜蒸发完毕。由蛋内部传递出的热量使蛋壳的温度重新升高,所以感到更烫手。 2、热胀冷缩的性质 实验:把煮熟捞起的蛋立刻浸入冷水中,待完全冷却后,再捞起剥落。 分析:首先,蛋刚浸入冷水中,蛋壳直接遇冷收缩,而蛋白温度下降不大,收缩也较小,这时主要表现为蛋壳在收缩。其次,由于不同物质热胀冷缩性质的差异性,当整个蛋都完全冷却时,组织疏松的蛋白收缩率比蛋壳大,收缩程度更明显,造成蛋白蛋壳相互脱离,剥蛋壳就更方便了。 3、验证大气压存在 实验:选一只口径略小于鸡蛋的瓶子,在瓶底热上一层沙子。先点燃一团酒精棉投入瓶内,接着把一只去壳鸡蛋的小头端朝下堵住瓶口。火焰熄灭后,蛋被瓶子缓缓“吞”入瓶肚中。 分析:酒精棉燃烧使瓶内气体受热膨胀,部分气体被排出。当蛋堵住瓶口,火焰熄灭后,瓶内气体由于温度下降,压强变小,低于瓶外的大气压。在大气压作用下,有一定弹性的鸡蛋被压入瓶内。 4、浮沉现象 实验:把一只去壳鸡蛋,浸没在一只装有清水的大口径玻璃杯中。松开手后,发现鸡蛋缓缓沉入杯底。捞出鸡蛋往清水中加入食盐,调制成浓度较高的盐溶液。再把鸡蛋浸没在盐溶液中,松开手后,鸡蛋却缓缓上浮。 分析:物体浮沉情况取决于所受的重力和浮力的大小关系。浸没在液体中的物体体积就是它所排开液体的体积,根据阿基米德原理可知物体密度与液体密度的大小关系可以对应表示重力与浮力的大小关系。因为蛋的密度略微比清水的密度大,当蛋浸入清水中时,所受重力大于浮力,所以蛋将下沉。当浸没在盐水中时,由于盐水密度比蛋的密度大,所受的重力小于浮力,所以蛋将上浮。 5、惯性、摩擦阻力现 象 实验:选用外形相似的生鸡蛋、熟鸡蛋各一只,放在水平桌面上。用相同的力使它们在原处旋转。能迅速旋转的是熟鸡蛋,缓慢旋转几圈就停止的是生鸡蛋。 分析:生鸡蛋的壳内是液状的蛋清,外力作用在蛋壳上旋转时,蛋清由于惯性,继续保持静止状态,则它与蛋壳间存在摩擦阻力作用,使整个蛋只能缓慢转动。而熟鸡蛋内蛋清已凝固成蛋白,外力作用时旋转时,整个蛋就能迅速转动。