熟鸡蛋和生鸡蛋的显著区别是内部蛋白质的凝结。因此,它们能否长期旋转取决于固体和流体的力学性质。在本主题中,生鸡蛋和熟鸡蛋都可以旋转。然而,煮熟的鸡蛋需要更长时间才能变熟。也就是说,鸡蛋的动能很快被流体消耗掉。利用这一性质,流体可以作为减振的阻尼器,这也是地球自转越来越慢的根本原因。
1、熟鸡蛋和生鸡蛋——固体和液体的区别
相信大家都能分辨出什么是固体,什么是流体。但是,从力学的角度来看,如何区分呢?从力的角度来说。固体能够承受各种方向的载荷,如拉伸、压缩和剪切。而流体则主要承受压缩力,也能承受很小的剪切力,但绝不能承受拉伸载荷。
生鸡蛋内部是粘性流体,其粘度明显高于水。这个粘度决定了鸡蛋能旋转多长时间。流体的粘度,其实就是流体内部的摩擦力,消耗了外界的能量。
2.蛋液在旋转过程中的速度分布
如图所示,鸡蛋在旋转。刚开始的时候,在开始阶段,手直接作用在蛋壳上,开始旋转。旋转能量通过蛋壳和蛋液之间的摩擦传递给蛋液。由于流体的粘性,蛋液接触蛋壳的速度与蛋壳的速度完全相同。但是在蛋液中,由于粘度的原因,速度不是像固体一样线性分布,而是非线性分布,速度下降非常快。
当蛋壳加速到最快的速度,手被抽真空时,里面的蛋液远远没有反应,还处于受迫状态。大部分蛋液的速度还是比较低的(除了和蛋壳接触的那层)。即使技术差不多,内部蛋液的速度甚至可能为零。由于蛋壳与蛋液的摩擦力很小,蛋液很难加速。所以生鸡蛋难转。
即使生鸡蛋以某种方式加速。当加速度停止时,由于阻力的影响,鸡蛋最终会停止。对于生鸡蛋,由于旋转的半径和速度不同,层间有摩擦(粘性),总是消耗鸡蛋的能量。因此,生鸡蛋很快就停止了。
3.流体内耗的实际应用
能消耗能量的是流体的粘度。利用这个特性,我们可以做一个阻尼器。例如,悬索桥的阻尼器利用液体的粘性来减少桥梁的振动。
理论上,高层建筑的阻尼器也可以利用流体的粘性。但是高层建筑吸收的能量特别大,所以做出来的阻尼器很大。实际上,用这样大的容器装液体是不合适的。高层建筑真正的阻尼器如下图所示,而不是使用流体的粘度。4.摘要
煮熟的鸡蛋很容易长时间旋转。但是生鸡蛋更难。原因有二:
1.蛋壳与蛋液摩擦力小,启动时蛋液很难加速。
2.蛋液的内粘度高,消耗了鸡蛋大量的能量。
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