书城科普中国人一定要知道的科学常识
9791700000008

第8章 科技常识(8)

但是,燃油汽车排放出来的二氧化碳、氧化氮、致癌的烃类化合物和铅的物质,以及造成的噪声,严重的污染环境,损害人体的健康。同时,石油资源是有限的,终有用完的一天。与其相比,电动汽车不会造成空气污染,行驶时噪音小,不会造成环境污染。现在人们大力开发电能,电能不会耗竭。现在蓄电池技术发展很快,性能有了大幅度提高。同时电动汽车操纵方便,使用寿命长,比燃起汽车耗能更低、更舒适。因而必将受到人们的欢迎。

“网络汽车”是集各种先进的电子设备于一身,能利用电脑和卫星导航系统,具有全球通信能力的高科技汽车。随着汽车和计算机技术的发展,网络汽车不久的将来就会来到我们的生活之中。

靠后轮驱动的汽车

大部分的汽车都是前轮做导向轮,后轮做驱动轮。原因有三:

首先,一般汽车的前轮承担载重量的1/4,后轮承担了载重量的3/4。这是为了汽车在上坡时省力,下坡时安全设计的。我们知道汽车开车时要有较大的牵引力才能启动,那么汽车的驱动轮与地面之间必须有较大的附着力。而这种附着力又与驱动轮上的载重量成正比的。因此,后轮做驱动轮获得牵引力最大。

其次,汽车的刹车装置只有装在后轮上,刹车时汽车才能平稳的停下来。如果前轮是驱动轮,刹住前轮车的后半部会跳起来,极不安全。

第三:用前轮做导向轮便于驾驶员操纵,如果前轮既作导向轮又用作驱动轮,操纵机构必然会非常复杂。

刹车原理

不管是汽车还是自行车,刹车时一定要刹住后轮。

快速行使中的汽车,一旦遇到紧急情况必须立刻停住时,就得猛踩刹车。如果汽车的刹车是装在前轮上的,那么,前轮被刹住不转动了,可后轮还在转动,它会强迫车身向前冲。

在这种情况下,向前冲的力无法使车身向前位移,车身后半部就会向上跳起来,甚至整个车身会以前轮为支点向前翻倒。而如果刹住后轮,这时整个车身以后轮为支点,由于车身受到地面的阻碍,向前冲的惯性并不能使车身往前翻。

为了在刹车时减少意外的碰撞,现在每辆轿车里都装有安全气囊。安全气囊是一种新型汽车安全设施,通常设置在汽车的前排位置。当车辆发生碰撞时,汽车前部常常会变形,这时,安全气囊会在瞬间自动充气并胀开,防止人的面部和胸部受到猛烈撞击。

汽车后窗尘多

汽车后窗很容易积尘。

汽车在加速前进时要排开空气,车后会有新的空气来补充,这时汽车两侧的大气压就比车后的大,因此空气在向车后涌来时会形成一股涡流,这股涡流就把公路两侧轻小的尘土带起而紧跟在汽车后面。久而久之,汽车后窗就积一层尘土。

汽车爬坡

汽车在爬坡时开得很慢,是因为地球引力的影响。

汽车在下坡时不用加油门就可以轻松的行驶;在上坡的时候,往往开得很慢。人上楼也是一样,上楼时非常轻松,下楼时特别费劲。这些都是因为地球引力在起作用。地球对周围的物体产生着强大的吸引力,正因为有了吸引力,物体才有了重量。受吸引力的影响,人们不管是在上坡还是上楼,总感觉有什么东西拉着一样。在遇到坡度很大的时候,汽车爬起来更费劲,甚至爬不上去。

圆形的液灌汽车

液罐汽车一般被用来运输一些容易燃烧和挥发的液体,如汽油、柴油等,罐内必须留有一定空间,目的是防止液体受热膨胀,避免罐体受到过大的内应力而破裂。而罐内留有空隙后,车辆在行使中产生的跳动和机械振动,会引起液体的晃动,对罐内壁产生冲击力。

如果罐体是圆形的,震动所产生的冲击波就会沿罐体的圆周方向均衡地分散到罐壁上,不会造成应力过于集中,罐体破裂的现象。

电车的“长辫子”

电车和公共汽车一样已经成为城市普遍的交通工具。我们常常可以看到电车拖着两根“长辫子”在行使。像汽车要靠燃油或燃气发动机来发动一样,电车是靠电来驱动的,但是与汽车相比较,电车是一种清洁的交通工具,不会排放任何有害气体,对环境的污染很小,行驶中噪声不大,这就是为什么虽然电车的开通要架设线路,在城市交通密集的地段却越来越受到青睐的原因。电车虽然叫做电车,但是它自己并不能发电,它所需要的电,是从别处“借”来的。它的“长辫子”就是为了解决电的来源而设定的。它的两根“长辫子”实际上是带有触轮的集电杆,电车就是靠它们来与空中的电车专用电缆接触,获得动力。

科学发明

“电子词典”

全世界有上千种语言,人们想到进行交流时,遇到的最大障碍就是语言不通。而电子词典可以在很短的时间内翻译出来。

电子词典的运用简单快捷,比如想把一个汉字翻译成英文,先按英/汉键,然后输入需要翻译的汉字输入进去,屏幕上很快就会出现与此相对应的英文。有的词典还可以把翻译出来的英文读出来,有的可以自动纠正输入时的拼写错误,找出所要的正确答案。

电子词典还有其他语互译的功能,比如日/汉、俄/汉等,但大多数用的是英/汉词典。

其实电子词典里有一台每秒钟运行上百万次的微电脑,电脑里输有多种语言互译的程序。就英/汉电子词典而言,它的程序里就是输入了英语辞典。电子词典的质量好坏很大方面都取决于生产商输入辞典的质量,以历史悠久和解释权威性而并称英语世界三大辞典的分别是牛津、朗文、韦氏。当然,要想用这样的辞典还需要从词典的权威出版机构获得授权。

测谎仪

20世纪20年代,美国心理学家马斯顿发明了能够同时记录多个生理参数的仪器,也就是所谓的测谎仪。

现代使用的测谎仪一般包括呼吸传感器、皮电传感器、血容量传感器和血压传感器。一个人在说谎里,不管他是否经过特殊训练,其生理上都会产生不正常的运行状况,比如:呼吸急促或故意屏气,心率加快,体表微微出汗,血压升高等,这些现在表面很难看出来,但是通过四种传感器则很容易检测出来。

据有关材料表明,我国自己研制的PJ-1型测谎仪准确率高达99%。测谎仪除了运用到特工、军方,还在弄事侦查中发挥了独特的力量,减少冤案的发生率。

为了人们在生活中少受欺骗,目前,国外科学家正在研制将测谎仪装在太阳镜上。

液晶屏幕

液晶是1888年由奥地利生物学家莱尼茨尔在实现中发现的。它在一定温度范围内呈现既不同于固态、液态,又不同于气态的特殊物质态,是一种介于固体与液体之间,具有规则分子排列的有机化合物,既具有晶体所具有的各异性造成的双折射性,又具有液体的流动性。

液晶的主要用途就是制作液晶显示器,包括电视机屏幕、电脑显示幕、街上巨大的变色广告等,这些显示器就叫液晶屏幕。

液晶屏幕的显像原理是将液晶置于两片导电玻璃之间,靠两个电极间电场的驱动,引起液晶分子扭曲向列的电场效应,以控制光源透射或遮蔽功能,在电源关开之间产生明暗而将影像显示出来,若加上彩色滤光片,则可显示彩色影像。

纳米材料

纳米是长度单位,10万纳米加起来的长度才相当于头发丝的直径。纳米材料是用晶粒心寸为纳米级的微小颗粒制成的各种材料,其纳米颗粒的大小不等,通常是1—10纳米,最多不能超过100纳米,所以纳米材料人眼是看不到的。

纳米材料包括金属、非金属、有机、无机和生物等多种粉末材料。

纳米材料是纳米技术应用的基础,而纳米技术则被世界公认为21世纪最有前途的科研领域。纳米铁材料的韧性比一般铁高12倍,气体在纳米材料中的扩散速度比在普通材料中快几千倍,纳米磁性材料的磁性也比普通的磁性材料高10倍。

超导

在通常情况下,电流通过导体时,由于存在电阻,就会有相当一部分电流被消耗掉。科学家把在一定条件下,有些导电材料的电阻突然消失的现象称为“超导”。

1911年,荷兰科学家卡?翁纳斯在实验中发现,水银在-168℃左右呈超导现象。他是发现超导现象第一人。当时发现的超导体只有在极低的温度下才能工作,所以难以推广使用。因此,科学家们有了新的目标——寻找在较高温度下工作的超导体。

科学家们认为,超导和灯泡发明一样重要,而它所影响的范围更加广泛,如果能找到常温下的超导体,并在应用方面能有所突破,它必将给工业和技术进步带来一场革命,我们的生活也会发生深刻的变化。

爱迪生的遗憾

观察和发现问题本身也含有创造的成分。发明大王爱迪生仅仅在观察上少了一步,就与二极管的发明失之交臂。

1883年的一天,爱迪生进行了一项著名的试验:他为了阻止当时电灯泡中炭丝的蒸发,延长灯泡的寿命,在灯泡内另外封进了一个金属片。反复试验的结果,炭丝仍然“短命”,但是他却从中发现了一个奇怪的现象:金属片在连正极时,竟有微弱电流向灯丝方向流去,连负极时,电流停止。这种现象便是著名的“爱迪生效应”,它是这位发明家一生中最大的成就之一,根据这一效应,人们制造了电流计、电压计等。可是,伟大的爱迪生这时却漏掉了同样重大的发现机会,他只观察到了表面的效应,而没有进一步观察原因,不知道自己实际上已制成了第一只电子管。直到20年后,英国科学家弗莱明又想起了爱迪生的实验,据此他于1904年发明了二极管。一步之差,差了20多年。人们不禁心中感叹:如果爱迪生当时再深入观察一步的话,电学的历史或许就要重写了。

无影灯

根据常识,由于光的直线传播,当光照射到不透明的物体上时,在物体的后面就会形成阴影,也就是我们通常说的影子。

把一个不透明的杯子放在水平桌面上,旁边点燃一支蜡烛,杯子后面就会投下清晰的影子。如果在杯子旁点燃两支蜡烛,就会形成两个相叠而又不重合的影子,两个影子相叠部分完全没有光线射到,因而是全黑的,这就是本影;本影旁边只有一支蜡烛可照到的地方,就是半明半暗的半影。如果点燃3支甚至4支或更多蜡烛,本影部分就会逐渐缩小,半影部分就会出现很多层次,也逐渐变得暗淡。如果我们在杯子的四周点上一圈蜡烛,这时本影就消失了,而半影也淡得看不见。

无影灯就是根据这个原理设计的,把发光强度很大的几个灯在灯盘上排列成圆形,合成一个大面积的光源。这样光线就能从不同的角度照射下来,下面就能产生无影得效果。医院手术室就是运用无影灯,使医生无论什么时候做手术时都不会受阴影的干扰。

区分导弹和火箭

许多人不明白导弹和火箭的区别,简单地说,导弹都是火箭,但火箭却不一定是导弹。也就是说,导弹只是火箭的其中一种。

在军事上,把依靠火箭发动机推进的飞行器成为火箭,因为绝大多数导弹都是用火箭发动机推动的,所以,导弹也属于火箭。火箭根据能否对其飞行施加控制而分为有控火箭和无控火箭。携带爆炸火药的军用有控火箭就叫做导弹。

发射人造卫星和宇宙飞船的火箭也是可以控制的,但是却不能称其为导弹,这是因为它们并不携带炸药,没有破坏力,不属于武器,因此不能称为导弹了。

一箭多星

一箭多星指的是用一枚火箭将两颗以上的卫星送入太空。1960年,美国首次用一枚火箭发射了2颗卫星,1961年,又实现了用一枚火箭发射3颗卫星。前苏联多次用1枚火箭发射8颗卫星。欧洲空间局在我国成功地发射了一箭三星之前,把一颗气象卫星和一颗试验卫星用一枚火箭送到了太空。

我国首次成功地发射一箭多星卫星是在1981年9月20日,我国成功地用一枚运载火箭把3颗卫星同时送入地球轨道。这就标志着我国是世界上第四个掌握一箭多星技术的国家。一箭多星是中比较先进的技术,因为准备一次火箭发射,需要消耗大量的资金和人力,一箭多星能够降低成本,节省了人力物力,取得较多的效益。况且在近地的同一轨道上,需要2颗以上的卫星,在绕地运行的过程中互相配合地进行一种探测,一箭多星就是比较好的方式了。

第一颗人造地球卫星

人造卫星就是人类“人工制造的卫星”,科学家把它发射到预定的轨道,使它环绕地球或其他行星运行,以进行探测或科学研究。世界上第一颗人造卫星是前苏联于1957年发射成功的。

1955年4月15日,前苏联宣布科学院天文研究所成立空间科学组,后来又建立了国家宇宙探测委员会。1956年,前苏联导弹USSR—1发射成功。1957年10月4日,世界上第一颗人造地球卫星“旅行者号”在前苏联的拜克尔发射场由USSR—1三级火箭送上轨道。这个直径22.8英寸,重184磅的金属球踢,每96.2分钟绕地球一周。它带有测量温度、压力的一起,并利用两台无线电发射及发射信号,来研究电离层的结构。

一个月后,前苏联又将第二颗卫星“旅行者二号”送上轨道,这可比第一颗重,而且还将一条叫做“莱卡伊”的狗连同科学仪器送上太空。

发射成功一颗人造卫星就相当于人类在太空设立了一个实验室或通讯、情报站。地面上的人类通过遥控这颗人造卫星来完成宇宙观测、广播通信等工作。

飞机

飞机是现代重要发交通工具之一,也是最快的交通工具。1903年,美国的莱特兄弟研制出了带有发动机的飞机,并试飞成功,开辟了航空史的新纪元。

鸟类因为有了翅膀才能飞翔,飞机也同样,因为有了类似翅膀的机翼所以能够飞上天。

机翼的关键在于它上凸下平的翼剖面,通常称为流线型的机翼。空气流经上翼面时,气流受挤,流速加快,压力减小,甚至形成吸力。而流过下翼面的气流流速减慢。上下翼形成的压力差就是空气动力,它可以按飞机方向分解成向上的升力和向后的阻力。阻力由发动机提供的推力克服,升力正好克服飞机自身的重力,将飞机托在空中。

航天飞机

航天飞机是世界上第一种也是目前惟一的可重复利用的航天运载器。航天飞机一般由轨道飞行器、一个大型的外挂燃料箱和两台固体火箭助推器三大部分组成。外挂燃料箱和固体火箭助推器都是很重的,它们足足有十几层楼那么高。