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力学的趣味：瓶子在水中的姿态: 热度 6 youmingqing 2019-3-25 14:11; 因为述说纸团沉浮， 2017 年 12 月 9 日拍了上面照片用于《力学与实践》的目录：纸团吸水展开之后就像倒扣在水中的瓶子，借着内部受压空气的排水而得以不沉。当时就觉得瓶子姿态与瓶中水量的关系有趣，又让家人去超市买了两瓶山楂罐头，用那细长的玻璃瓶作些试验。不过， 2018 年寒假写作时竟然没有找到圆柱浮体平衡姿态的解答，只得先做 34 年前朱照宣老师讲义上的这道习题。最后确定了圆柱浮体姿态的 14 种情形，整理成文刊于 2018 年第 6 期的《力学与实践》。相关内容参见博文的介绍。瓶子形状实在复杂，只能讨论有底圆筒，且设定底部和侧壁的厚度相同。圆筒外径 R 为单位 1 ，系统参数有筒高、壁厚、筒内水深以及筒体比重 4 个，状态参数只有轴线倾角。圆筒向上或倒扣时，基于内外水面是否到达筒底而计算 8 种情形重心和浮心的位置，两者距离达到极值就是平衡姿态，而达到极小值才能稳定。物理概念简单而数学计算繁杂——真是繁杂啊。推出公式后,计算直圆柱玻璃瓶 ( 比重 γ 为 2.50 ，壁厚 δ 为 R /10) 的高度 L 和瓶内水深 h 对其姿态的影响，绘出曲线图，又拍了几张照片，写成文章送到《力学与实践》。花了整整两个月的功夫呢。现在读着刊出的文章，真想不出自己何以有如此的耐心。有底圆筒的浮态研究 . 力学与实践 , 2019, 41(1): 45-51 向上的空瓶随其高度 L 变化有 5 种状态：沉没、重心在下和在上的竖直平衡、倾斜平衡、瓶口进水，在图中用 4 个斜方符号在横轴标出；瓶高在红点与右侧实心斜方间较为特殊：空瓶可直立平衡，瓶内添水则水引起重心偏移而倾斜。瓶口倾斜进水时，外侧水面始终在瓶底之上，而瓶高小于 4.623 后瓶内水面达到瓶底。直圆柱玻璃瓶内部盛水或倒扣姿态可以轴线竖直姿态而稳定平衡；水量减少转为倾斜姿态——略有减少就会使倾角极大增加。玻璃瓶以倒扣姿态倾斜平衡时，瓶内空气受太阳照射而体积膨胀，引起瓶内水量减少，也就失稳沉没；而倾斜向上浮在水面时，受扰之后若瓶口能少许进水则可能恢复稳定的直立姿态。沉浮总有因缘，只是难以预先知道。审稿老师提了许多意见，最后一条是“ 缺少趣味性 ”。当时觉得投稿刊物的文章似乎不宜多说题外的话语，只得如此答复: 结语解说了“岳飞逃难”；文中也添加了“ 沉浮总有因缘，只是难以预先知道 ”之类的话语。当然，拙稿只是一道大型习题，说明实际力学问题的复杂性；相关结果可在理论力学的课堂介绍或作为例题写入教材。 “岳飞逃难”内容因编辑老师的建议而删除，略作补充贴在下面；再写两段或许有些趣味的话语 —— 当然还得博友您自己做些诠释呢，而力学证据则烦请参阅拙稿中计算曲线。《宋史·岳飞传》有“学射于周同，尽其术，能左右射。同死，朔望设祭于其冢。父义之 ”，表明其父岳和并没有如《说岳全传》所记随水而逝；而“生未弥月，河决内黄，水暴至，母姚抱飞坐瓮中，冲涛及岸得免，人异之”也不可信。大缸直径和高度都在 1 m 尺度，壁厚或许有 5 cm ，比重约为 2.5 ，与 L =2 、 δ =0.10 的玻璃瓶相似且因重心较高，想来难以承载岳飞母子风浪之中稳定地漂浮。力学可以用于解读历史呢。《说岳全传》 “陈抟老祖将那拐杖在缸内画上灵符，口中默默念咒，演法端正”，作者想来也是不信啊。岳飞（ 1103~1142 ）出生前后，因长期行水而泥沙淤积，黄河在华北平原决溢频繁；南宋建炎二年（公元 1128 年），东京留守司杜充为阻止金兵南下，在滑州李故渡决堤使黄河东流而入黄海，其东北流向渤海的数千年历史结束。此后在豫东、鲁西南地区平地漫流而河道极不稳定，直至金明昌 5 年（公元 1194 年）河决阳武而东，黄河夺淮终成定局。岳飞出生时安阳附近的河流地貌与现在的情形当然差别较大。玻璃瓶口向上需要内部适当盛水，空瓶不可能浮在水面。水多则瓶口较低而稳定，但水过多则会沉没；若是水少则瓶口较高，而过少则会倾斜，稍有扰动将进水，或沉没，或恢复直立但瓶口高度降低，结果难以预料呢。玻璃瓶倒扣水中是非常的情形，得借住内部的空气才能浮在水面；当然，瓶内需要有些水方可留住空气。水多而气少则瓶底较低而直立稳定，但水过多将下沉到环境的最底部，但仍能保持直立姿态且那点儿空气总能留着，只是其体积因深部压力增高而减少；若是水少而气多则瓶底较高，若水过少即空气过多则会倾斜，稍有扰动瓶子将翻倒而空气全部溢出，沉没只是迟早的事情啊。相关博文：浮力杂谈 http://blog.sciencenet.cn/blog-275648-1091784.html 戒盈杯：过犹不及话虹吸 http://blog.sciencenet.cn/blog-275648-1066387.html 圆柱浮体的平衡姿态及其稳定性 http://blog.sciencenet.cn/blog-275648-1154991.html; 个人分类: 力学科普|10973 次阅读|11 个评论

小道: xuxfyuwp 2017-10-15 21:03; 潜在渊，棉针藏，喧嚣世，避锋芒，漫步中，细思量，主沉浮，定存亡，乾坤动，伟业强，路尚远，小道长，曲曲弯弯通向远方。; 个人分类: 诗歌|1974 次阅读|0 个评论

空中观云: 热度 1 xuxfyuwp 2017-6-25 18:37; 云上有云，天外有天，沉浮变幻，穿越其间。水凝雾现，升腾聚散，阴晴冷暖往复循环。千姿百态，似神似仙，亦静亦动，风随相伴。银光辉映，洁白湛蓝，如梦如幻，大美自然。; 个人分类: 诗歌|4632 次阅读|1 个评论

生命的沉浮: Terrace 2012-9-28 13:19; 生命的沉浮 ——剧评《沉浮》，深度剧透最近我有一个假期，一直想要但是没批的那种，现在终于有机会了，我想一家人可以出去旅游，找一个山清水秀，秀色可餐的地方呆上几天，远离城市、远离喧嚣、远离浮燥。但是孩子他妈没时间，我自己一个人也不愿意去，就在周边转转，晚上在家看了一个电视剧《沉浮》。这个电视剧大致讲的就是国企晶通厂改制有7个亿资金注入，赛思和SC株式会社都想把软件卖给晶通，两家竞争得不可开交，无所不用其极，就是这样一个故事，其中的人也是尔虞我诈，机关算尽，生命的沉浮在此彰显，有的酣畅淋漓，有的华丽跌倒，有的甚至命丧黄泉。我时常有感于，我们坐在海边，看着潮起潮落，聆听海水拍打沙滩的声音，数着潮汐和自己呼吸的节律。这种长江后浪推前浪，前浪死在沙滩上，总是对这种景致极大破坏。面朝大海，但是并不是每个人的心境都是春暖花开。生命也好，工作也罢。就像剧中白百合扮演的菜鸟销售乔莉一样，虽然大学也毕业四年了，真不能算职场新人，但是却毅然转行做销售，说她是菜鸟真的一点都不过分，却鬼使神差，阴差阳错，绝处逢生负责晶通这样的大单子。但是乔莉真的很不容易，尤其是跟晶通厂方总工程师的周旋。乔莉和方总工的周旋，在人物刻画上，不管是小说还是电视剧，方总工都是更加入木三分。方总工应该是77年恢复高考那一拨人，有机会读大学，懂技术，喜欢交响乐，尤其是卡拉扬指挥的田园交响曲，当然他不是附庸风雅，他是真的有点懂。他应该是那种喝两杯小酒，听点音乐就满足在自己世界里的那种人。也许是长期在国企，尤其是长期过惯了看报纸喝茶的磨洋工生活，他也感到厌倦，但是也就这样了。突然他的生活中出现了乔莉，年轻漂亮，关键是懂交响乐，忘年交惺惺相惜，油然而生。一个有求于人的女销售，总是给老男人无穷无尽的想象，方总工按捺不住了，结果就上演了老虎扑食，哪知道乔莉“不识好歹”，结果还让她咸鱼翻身，捏着方总工企图深度调戏她的音频。方总工心里面那个恨啊，我想就像海水拍打沙滩，一茬一茬的，恒久弥坚。对于男人心里的刻画，这个作品确实达到了一定的境界。比方说电视剧中的于志德，原来也是晶通人，由于不满足现状，毅然抛弃了初恋情人段芹，娶了副市长的女儿，从此飞黄腾达。但是两个人也是貌合神离，同床异梦。夫妻那点事儿，在这就不多说了，但是于志德还是有“良心”的，转而又把段芹给包了，段芹也是心甘情愿做起了二奶。于志德对于段芹有很多承诺，实际上于志德确实对段芹有很深的感情，这个也是这个角色的亮点之一。于志德从上海出差回来，买了特产泥螺给岳父，准备讨好一下，哪知道被港女式的老婆一顿嘲弄，于志德唯唯诺诺，看着我也觉得窝窝囊囊。其实于志德心里也很不爽，就把泥螺扔进垃圾桶，转而一想，也别浪费，不如给段芹吃吧，实践也证明段芹吃得挺开心的，我想于志德作为一个四十不惑的男人，他的心里又是何等涟漪呢？！关于合理利用礼品不浪费，这个也是有讲究的，也最能看出男人的心性。SC株式会社的销售总监土井一直给下属车雅尼有奸情，但是土井要比于志德更下作一点。车雅尼之于土井，于公他们是同事，上下级关系，于私他们应该是男女朋友，但是这只是雅尼的一厢情愿，土井的心里，车雅尼也就是个性伙伴。其实我心里面一直犯嘀咕，土井是一个怎么样的怪兽，心理变态吧。后来他从香港回来，给雅尼送了一个首饰，雅尼不要，他在医院看到一个热情有爱心的陈医生，怦然心动，就偷偷送给陈医生了。我想这种送礼方式有点低碳，但是对于创造GDP没什么新贡献。土井的待人接物，以及他对于爱情婚姻的看法，也预示着悲剧的必然。其实我们能在《浮沉》里面找到自己，也会找到自己的沉浮，这种故事集中描述于日常工作，总是能找到一些共鸣，外企、国企、民企等各色人物一一粉墨登场，有的大义凛然，有的朝不保夕，浮浮沉沉、潮起潮落，实用的职场生存法则、商海之争的阴谋阳谋，构成惊心动魄的商界博弈大战，正是在这样的迂回、博弈、挣扎中，每个人都应该发现其中属于自己的影子。另外，尽管剧组没有做正面回应，但《浮沉》剧中的取材很大程度上来自真实的故事，赛思中国公司对应的是一家世界著名的的IT巨头，而晶通电子对应的则是曾经全国闻名的的中国北方某改制国企……可以说，无论您的身份如何，大剧《浮沉》涉及到的故事都不会让你陌生，能让人找到熟悉感，而小人物的大拼搏以及大人物的真情感一定会让你得到情感上的最大共鸣。还有电视剧里面到处可见的广告——金典有机奶更是让人啼笑皆非。前面说了，潮起潮落，我们有的时候真的很渺小，就像一滴小水滴，融合在海水里，像乔莉，也像陈川和瑞贝卡。我们希望逃离，没有了灯红酒绿，没有了职场上的拼杀，没有了生活中的琐事烦恼，我们的心平静下来。我们放慢节奏，与周围的环境融为一体时，我们就可以看到大自然对于生命的看法是一致的。但是回过头来，我们还是得工作。正如电视剧里面，王厂长说的，我就觉得上海是一个消耗过度的城市，包括街道和树，都感觉到那么累，但是你觉得在这里面的人怎么还这么样子呢？司机告诉他，因为有机会。这样的启迪对于我也是非常重要的，因为我总是期待在一个个紧张的假期逃离这个世界，逃离自己。而我的内心不管在哪里依旧浮躁不安。它并不因为时间和地点的改变而发生任何变化。真正能抚慰和平静自己心灵的办法，就是改变自己对生命沉浮的看法。机会也许让我们走到一起，也会让我们反目成仇，一切都淡定下来，深呼吸，平静下来，开始关注并欣赏周围世界的沉浮，你会发现宇宙的力量正是滋养你生命的力量。这时，我们就无需逃避。; 个人分类: 生活点滴|4547 次阅读|0 个评论

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