羽毛球飛行過程中為什么能保持羽毛一直朝后？

問答導(dǎo)航
Q1 冬天兜里裝藍(lán)牙耳機(jī)或手機(jī)可以減少靜電嗎？
Q2 老式鐘表為什么沒了電池指針還能走
Q3 云的形狀受什么因素影響？
Q4 冬天皮膚干燥起皮與洗澡搓出的泥有什么關(guān)系？
Q5 天然雪花的精美圖案是怎么形成的？
Q6 磁鐵是怎么做出來的？
Q7 為什么人在吃辣或高溫食物是容易流鼻涕？
Q8 給三十萬(wàn)公里長(zhǎng)的電箱通電，上面的所有燈泡會(huì)一起亮嗎？
Q9 為什么截屏過后照片像素會(huì)降低？ 
Q10 羽毛球打起來為什么永遠(yuǎn)毛朝向后面？

Q1 冬天兜里裝一節(jié)干電池能減少靜電，裝藍(lán)牙耳機(jī)/手機(jī) 是不是也可以

by 匿名

答：

“攜帶電池可以防靜電”的說法，已被科學(xué)證偽。這個(gè)說法的錯(cuò)誤在于，它認(rèn)為電池的正極可以像磁鐵一樣“吸走”你身上多余的負(fù)電荷（靜電）。實(shí)際上，電池是一個(gè)封閉的化學(xué)能轉(zhuǎn)化系統(tǒng)。它內(nèi)部的電荷移動(dòng)，必須通過外部完整的導(dǎo)電回路（比如連接燈泡）才能定向、持續(xù)地進(jìn)行。靜電釋放是瞬間的、高電壓的單一事件，電池的化學(xué)反應(yīng)無(wú)法對(duì)此做出響應(yīng)。

當(dāng)你拿著電池去觸碰金屬物體時(shí)，真正導(dǎo)電的是電池外層的鋅皮（負(fù)極）。你、電池外殼和門把手之間形成了一個(gè)瞬間的導(dǎo)電路徑，靜電電荷通過這個(gè)路徑被釋放。這個(gè)過程和你握著一把鑰匙去觸碰門把手完全一樣。電池內(nèi)部的化學(xué)物質(zhì)和結(jié)構(gòu)在這個(gè)過程中沒有參與，只是被動(dòng)地提供了一個(gè)金屬導(dǎo)體。

你可以做一個(gè)簡(jiǎn)單實(shí)驗(yàn)：用絕緣的塑料紙把整個(gè)電池包起來，只露出正極的“小銅帽”再去觸碰。你會(huì)發(fā)現(xiàn)靜電無(wú)法被釋放，因?yàn)殡姾蔁o(wú)法通過絕緣的塑料到達(dá)作為主要導(dǎo)體的鋅殼。這直接證明了起作用的是作為導(dǎo)體的外殼，而非電池本身。

真正有效的方法是：增加環(huán)境濕度（如使用加濕器）、穿著棉麻等天然纖維衣物、觸摸金屬前先用鑰匙或墻面釋放電荷。這些方法能從源頭減少靜電產(chǎn)生或確保其安全釋放。

by clouds

Q.E.D.
Q2
老奶奶家的鐘表二十多年了，有一次我拿下來把電池拿下來，為什么沒有電池指針還能走？

by 范文波

答：

首先，奶奶家的鐘表可能是一種“雙系統(tǒng)”的掛鐘。它既有電子部分，又有機(jī)械部分。這種鐘表內(nèi)部通常有兩套獨(dú)立的動(dòng)力系統(tǒng)。

把電池卸了，鐘還能動(dòng)，是機(jī)械發(fā)條在起作用。老式鐘表的機(jī)械發(fā)條通常是一個(gè)螺旋狀的金屬?gòu)椈桑惭b在機(jī)芯內(nèi)，通過上弦來儲(chǔ)存能量，為鐘表的運(yùn)行提供動(dòng)力。

平時(shí)有電池的時(shí)候，電池提供的電力驅(qū)動(dòng)一個(gè)微型步進(jìn)電機(jī)，這個(gè)電機(jī)帶動(dòng)齒輪，從而推動(dòng)指針。此時(shí)的機(jī)械系統(tǒng)可能存在兩種狀態(tài)情況：一種是用電機(jī)的力量來自動(dòng)給機(jī)械發(fā)條撥弦；或者是另一種，發(fā)條一直處于半滿的蓄力狀態(tài)，但被電子系統(tǒng)“鎖住”或覆蓋住了。取出電池后，電力消失。此時(shí)，已經(jīng)被上緊的或者半緊的機(jī)械發(fā)條被釋放了，它儲(chǔ)存的彈性勢(shì)能開始轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，繼續(xù)驅(qū)動(dòng)齒輪和指針。所以會(huì)看到指針在沒有電池的情況下繼續(xù)走。

發(fā)條儲(chǔ)存的能量是有限的，當(dāng)這部分能量用盡之后，指針就會(huì)徹底停下來。

老式機(jī)械時(shí)鐘的工作原理

by 4925

Q.E.D.

Q3 云的形狀受什么因素影響？為什么風(fēng)有時(shí)會(huì)使云“平移”，有時(shí)會(huì)改變?cè)频男螤睿?/p>

by ??

答：

云的形狀受眾多因素影響，首先是濕度與溫度分布，直接影響了云能否形成；其次是氣流運(yùn)動(dòng)，垂直向上的強(qiáng)氣流可以形成塊狀云如積云，下沉的氣流可使云消散或扁平化；大氣的穩(wěn)定性也會(huì)改變?cè)频臓顟B(tài)，大氣穩(wěn)定性，簡(jiǎn)單說是指空氣塊在受到外力（如被地形推升、受熱等）產(chǎn)生垂直位移后，其自身是否回到原狀態(tài)，穩(wěn)定大氣中云易呈層狀如層云，不穩(wěn)定大氣可形成塔狀積雨云；地表及地形特征也能顯著改變?cè)频臓顟B(tài)，如山脈迫使氣流抬升，形成地形云如帽狀云。

而風(fēng)對(duì)云的形態(tài)改變差異取決于風(fēng)是否均勻、是否存在湍流或風(fēng)切變。均勻氣流推動(dòng)云整體平移，而不均勻氣流會(huì)撕裂、拉伸或重塑云的形態(tài)。不同高度的風(fēng)速/風(fēng)向差異會(huì)拉伸、扭曲云體（如由于風(fēng)速和風(fēng)向劇烈變化加之大氣層的冰晶形成鉤卷云，可預(yù)示這兩三小時(shí)內(nèi)將有降雨）。這一動(dòng)態(tài)過程也解釋了為什么云能成為觀測(cè)天氣變化的直觀指標(biāo)之一。

by clouds

Q.E.D.
Q4 冬天皮膚干燥起皮與洗澡時(shí)搓出來的泥有什么關(guān)聯(lián)嗎？為什么前者是白色的屑狀，后者是黑色的長(zhǎng)條狀？

by 匿名

答：

很有畫面感的提問（霧），二者關(guān)聯(lián)在于它們都含有我們皮膚新陳代謝自然脫落的角質(zhì)細(xì)胞。但二者的成分、形成過程與形態(tài)差異較大，關(guān)鍵在于“混合物”的性質(zhì)與皮膚的健康狀態(tài)。

干燥起皮是一種皮膚屏障受損的表現(xiàn)。冬季寒冷干燥，皮脂分泌減少，角質(zhì)層缺水缺油，結(jié)構(gòu)變得松散脆弱，本應(yīng)隱形脫落的角質(zhì)細(xì)胞此時(shí)便會(huì)成片地翹起、脫離，形成我們看到的大量白色屑狀物。它的成分較為單一，主要是干燥角質(zhì)。

而洗澡時(shí)搓出的“泥”，則是皮膚正常代謝與外界環(huán)境相互作用的自然產(chǎn)物。“黑泥”的成分復(fù)雜得多，除了脫落的角質(zhì)細(xì)胞，還混合了皮膚分泌的油脂、汗液，以及附著在皮膚上的灰塵、污染物和纖維等。皮脂、汗液等像膠水一樣將這些物質(zhì)粘合在一起（因此能搓成條），并于皮膚表面堆積、發(fā)生氧化等化學(xué)反應(yīng)，最終形成了我們看到的灰色的（或更深顏色的）油膩的條狀物。

因此，當(dāng)皮膚上出現(xiàn)大量干燥皮屑，這實(shí)際上是在提醒你應(yīng)該加強(qiáng)保濕修復(fù)了；而洗澡時(shí)搓出來的“泥”確實(shí)是皮膚正常工作時(shí)與環(huán)境相互作用的副產(chǎn)品，不過，不建議頻繁、過度用力搓洗來去除“泥”，這樣可能傷害皮膚健康的角質(zhì)層，甚至導(dǎo)致皮膚變得干燥、敏感。在冬季，建議通過環(huán)境加濕、多喝水、使用溫和的沐浴露以及在洗澡后及時(shí)保濕等手段鎖住水分，使皮膚在健康的狀況下進(jìn)行工作。

by 滪旸

Q.E.D.
Q5 天然雪花??精美的圖案是怎么形成的？

by 喬小魚

答：

雪花的精美圖案，是水分子的微觀晶體結(jié)構(gòu)與雪花在云層中經(jīng)歷的環(huán)境變化共同塑造的結(jié)果。

雪花的一切始于水分子。水分子在結(jié)冰時(shí)，會(huì)通過氫鍵排列成能量最低、最穩(wěn)定的六角形晶體結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)一旦形成，就決定了無(wú)論雪花長(zhǎng)成什么樣，它的基本形狀一定是六邊形，這相當(dāng)于雪花的“基因”。而真正讓雪花變得精美復(fù)雜的，是它在云層中的生長(zhǎng)過程。雪花通常由水汽直接凝華形成，在不斷吸附水分子的過程中，晶體的六個(gè)角比平滑的邊更容易“伸進(jìn)”周圍潮濕的空氣中，因此能更快捕獲新的水分子。這種細(xì)微優(yōu)勢(shì)會(huì)被不斷放大，使六個(gè)角優(yōu)先生長(zhǎng)，逐漸拉出主枝，并在其上分化出更細(xì)小的分支。

與此同時(shí)，雪花在下落過程中會(huì)穿越不同溫度和濕度的氣團(tuán)，環(huán)境條件會(huì)直接決定雪晶的生長(zhǎng)方式：有時(shí)更傾向于形成簡(jiǎn)單的板狀或柱狀結(jié)構(gòu)，而在特定溫度和較高濕度下，則會(huì)爆發(fā)式生長(zhǎng)出復(fù)雜的樹枝狀圖案。

由于雪花極其微小，它的六個(gè)角在同一時(shí)刻幾乎感受到完全相同的環(huán)境，因此生長(zhǎng)始終保持高度對(duì)稱；但每一片雪花下落的路徑都不可能完全相同，經(jīng)歷的溫濕度變化序列也各不一樣，于是遵循同樣物理規(guī)律的雪花，最終卻呈現(xiàn)出幾乎不重復(fù)的圖案。

換句話說，每一片雪花，都是一段被凍結(jié)下來的大氣物理過程。

參考資料：

1. Libbrecht K G. The physics of snow crystals[J]. Reports on Progress in Physics, 2005, 68(4): 855.

by 檸七

Q.E.D.
Q6 幼兒園大班小朋友問，磁鐵是怎么做出來的，請(qǐng)問如何給他解釋

by 匿名

答：

這位小朋友，這是一個(gè)非常好的問題。

磁鐵的前身是一塊普通的鐵，比如你吃飯用的勺子。

不知道你有沒有想過一個(gè)問題，如果你用力把一塊鐵片掰斷，它會(huì)變成兩小片，繼續(xù)掰，會(huì)變成更小的四片、更更小的八片……你有沒有想過你可以一直無(wú)限地掰下去嗎，什么時(shí)候你就再也不可能把它分得更小了？答案是你掰到只剩下一個(gè)“鐵原子”的時(shí)候。“原子”就像樂高積木里最小的零件，它們一個(gè)一個(gè)疊起來，形成了你看到的萬(wàn)事萬(wàn)物。

所以，普通的一塊鐵，就是由這些超級(jí)小的鐵原子堆疊起來的。而且，每一個(gè)鐵原子都是一個(gè)天然的吸力很弱的小磁鐵，就像一個(gè)指南針。但是，一個(gè)鐵原子的吸力太小了，根本不足以讓整塊鐵吸在黑板上，那要如何增強(qiáng)它的吸力？就是要讓一堆這樣的指南針指向同一個(gè)方向，這樣它們的吸力就會(huì)疊加在一起，形成一個(gè)巨大的吸力，這樣，這些鐵原子齊心協(xié)力，就能讓這塊鐵吸在黑板上。

所以普通的鐵和磁鐵的區(qū)別就是：普通鐵里的這些小指南針不是指向同一個(gè)方向，而是全部都亂七八糟的；而磁鐵里的小指南針們?nèi)慷贾赶蛲环较颉?/p>

所以工廠里的工人是怎么制造磁鐵的呢？其實(shí)本質(zhì)上就是通過加熱、加強(qiáng)磁場(chǎng)等方式，讓本來亂七八糟排列的這些小指南針（鐵原子）全部指向同一個(gè)方向，就做成了可以吸在黑板上的磁鐵了。

by 叉叉

Q.E.D.
Q7 為什么人在吃飯時(shí)（特別是吃辣味或高溫食物時(shí)）容易流鼻涕？

by GoForIt

答：

這是一種被稱為味覺性鼻炎的生理反射。簡(jiǎn)單來說，是進(jìn)食帶來的強(qiáng)烈刺激讓你的神經(jīng)系統(tǒng)“反應(yīng)過度”，誤以為需要啟動(dòng)清洗機(jī)制，從而指揮鼻腔大量分泌黏液。

這一現(xiàn)象的核心在于神經(jīng)反射的“串線”。當(dāng)你吃辣時(shí)，起作用的其實(shí)不是味蕾，而是化學(xué)刺激。辣椒中的辣椒素會(huì)激活口腔和咽喉黏膜上的 TRPV1 受體。這個(gè)受體本質(zhì)上是負(fù)責(zé)感知高溫（>43℃）和疼痛的，因此大腦接收到的信號(hào)并不是“美味”，而是“這里著火了”或“這里受損了”。這個(gè)緊急信號(hào)通過面部的三叉神經(jīng)傳入大腦，為了應(yīng)對(duì)這種潛在的“傷害”，中樞神經(jīng)系統(tǒng)會(huì)反射性地激活副交感神經(jīng)。副交感神經(jīng)是鼻腔分泌的總指揮，它一下令，鼻黏膜下的血管就會(huì)擴(kuò)張，腺體開始瘋狂工作，分泌出大量清澈的液體（鼻涕），原本的生理目的是試圖沖刷掉那些“有害”的刺激物。

高溫食物也可以通過類似方式誘發(fā)流涕。口腔和咽喉的溫度感受器在受到明顯熱刺激時(shí)，同樣會(huì)通過神經(jīng)反射引起副交感神經(jīng)興奮，使鼻腔血流和分泌增加。這是一種保護(hù)性反應(yīng)，有助于維持上呼吸道黏膜的濕潤(rùn)與穩(wěn)定，而并非熱量直接“作用”在鼻腔上。

所以，餐桌上的這種尷尬場(chǎng)面，恰恰證明了你的感覺神經(jīng)敏銳，且神經(jīng)反射通路暢通無(wú)阻。

參考資料：

1. Raphael G D, et al. Gustatory rhinitis: a mechanism of spicy food-induced rhinorrhea[J]. Journal of Allergy and Clinical Immunology, 1989, 83(1): 110-115.

by 檸七

Q.E.D.
Q8 長(zhǎng)30萬(wàn)公里（假設(shè)電流速度等同于光速）的串聯(lián)電路，每一萬(wàn)米一個(gè)燈泡，當(dāng)開關(guān)閉合時(shí)，燈是如何亮起來的？一秒以后所有燈同時(shí)亮起來？？還是從正極亮到負(fù)極？亦或反之？還是正負(fù)極同時(shí)出發(fā)亮到中點(diǎn)？

by 吳昊天

答：

先澄清兩件事：

1.電流速度是不可能達(dá)到光速的，或者說，一切實(shí)物粒子都不可能加速到光速。目前能量最高的輕子對(duì)撞機(jī)（在斯坦福直線加速中心（SLAC））也只能把電子束加速到約10 GeV——99.9986%光速。真實(shí)電路中載流子速度很低，以家庭電路中常用的1mm2銅導(dǎo)線通1A電流為例，電子平均漂移速度大約只有** 0.1毫米/秒。**

事實(shí)上，接通電路時(shí)，真正以接近光速建立電路的是電磁場(chǎng)。（真空中電磁場(chǎng)傳播的速度是光速；之所以接近光速是因?yàn)楝F(xiàn)在電磁場(chǎng)在導(dǎo)體內(nèi)傳播）

2.正極、負(fù)極不是獨(dú)立在電路之外的兩個(gè)點(diǎn)，而是嵌入在電路內(nèi)的。舉個(gè)例子，電池的正極(+)負(fù)極(-)之間有電勢(shì)差，“外電路”中電子從(-)運(yùn)動(dòng)到(+)。但電池內(nèi)部呢？電子只可能從(+)運(yùn)動(dòng)到(-)。電池內(nèi)也是電路的一部分，正因?yàn)殡姵貎?nèi)的化學(xué)反應(yīng)在這一小段“內(nèi)電路”上建立了電動(dòng)勢(shì)，強(qiáng)迫電子逆著電勢(shì)從(+)移到負(fù)極(-)，才能維持電子在回路中循環(huán)往復(fù)。但電池只是一個(gè)特例，電動(dòng)勢(shì)并不一定只占一小部分電路。比如，在回旋加速器里，整個(gè)電流“回路”上都有電動(dòng)勢(shì)的存在，根本不能區(qū)分內(nèi)外電路！

你描述的情況是什么樣的呢？讓我們建模一下：兩條三十萬(wàn)公里的直導(dǎo)線拼成一條回路，在兩端建立正極和負(fù)極——那么兩條導(dǎo)線就必有一條是內(nèi)電路，也就是一個(gè)三十萬(wàn)公里長(zhǎng)的“電池”（笑）。內(nèi)電路中，從負(fù)極到正極，電勢(shì)不斷上升（設(shè)從0升到V）；而外電路中，在開關(guān)的斷點(diǎn)兩側(cè)，電勢(shì)差搬來了大量電荷積累在這里，它們形成了“抵抗電壓”，使斷點(diǎn)處的電勢(shì)斷崖式下跌，從V跌回了0——整個(gè)電路的電壓集中在開關(guān)斷點(diǎn)處！

接通開關(guān)后，斷點(diǎn)處的電荷洪流般集體通過，“抵抗電壓”迅速消失。但電磁作用是局域的，一個(gè)點(diǎn)上電勢(shì)突然變化，但其他地方的電勢(shì)不會(huì)立刻變化，而是導(dǎo)線激發(fā)出的電磁波以光速傳播，電磁波到達(dá)的地方，電勢(shì)才“后知后覺”地上升/下降，形成局部的電勢(shì)差，驅(qū)動(dòng)此地的電子運(yùn)動(dòng)形成電流。

所以答案是：既不是兩極，也不是同時(shí)，更不是中點(diǎn)，而是取決于你的開關(guān)位置，從開關(guān)亮到兩極！

在理想情況下，導(dǎo)體的電磁阻尼為0，電磁場(chǎng)嚴(yán)格以光速傳播，開關(guān)同側(cè)相鄰兩個(gè)燈泡亮起的時(shí)差約1/30000秒。肉眼不可能看到間隔。

by 竹銘

Q.E.D.by 匿名Q.E.D.
Q9 為什么截屏過后照片像素會(huì)降低？

by 好奇

答：

截屏后照片像素降低，主要原因在于截屏獲取的并不是原始圖像文件，而是屏幕當(dāng)前顯示內(nèi)容的再記錄。首先，截屏的分辨率受到屏幕分辨率的直接限制。當(dāng)原始照片的分辨率高于設(shè)備屏幕分辨率時(shí)，圖像在顯示過程中已經(jīng)被縮小，截屏保存的只是縮小后的畫面，因此其像素?cái)?shù)量必然低于原圖，細(xì)節(jié)也隨之減少。

其次，操作系統(tǒng)或應(yīng)用在顯示圖片時(shí)通常會(huì)進(jìn)行縮放與適配處理，例如根據(jù)窗口大小或系統(tǒng)縮放比例對(duì)圖像進(jìn)行重新采樣。截屏所保存的是經(jīng)過這些處理后的顯示結(jié)果，而非原始像素?cái)?shù)據(jù)，這種重采樣過程容易導(dǎo)致圖像清晰度下降。此外，系統(tǒng)在保存截屏?xí)r往往會(huì)對(duì)圖片進(jìn)行壓縮，尤其是在采用有損壓縮格式時(shí)，部分圖像細(xì)節(jié)會(huì)被不可逆地丟棄，從而進(jìn)一步降低畫質(zhì)。 最后，不同設(shè)備之間的像素密度差異也會(huì)加劇這一現(xiàn)象。高像素密度屏幕上的圖片在顯示時(shí)看起來十分清晰，但截屏后的圖像在其他設(shè)備上放大查看時(shí)，由于實(shí)際像素?cái)?shù)量有限，容易顯得模糊。綜上所述，截屏后照片像素降低是屏幕分辨率限制、圖像縮放與壓縮以及設(shè)備顯示特性共同作用的結(jié)果。若需要保留原始畫質(zhì)，應(yīng)盡量直接保存或?qū)С鲈瓐D文件，而非通過截屏方式獲取。

by 星空

Q.E.D.
Q10 羽毛球打起來為什么毛永遠(yuǎn)朝外？

by 匿名

答：

這是一個(gè)非常細(xì)致的觀察。要回答這個(gè)問題，首先要從羽毛球的結(jié)構(gòu)出發(fā)，羽毛球的設(shè)計(jì)是一個(gè)“頭重腳輕”的不對(duì)稱體，其前端的球頭由軟木或合成材料制成，體積很小，卻集中了整個(gè)羽毛球的大部分質(zhì)量；后端的羽毛裙質(zhì)量很輕，但有效橫截面積很大，且呈發(fā)散展開的姿態(tài)。這種結(jié)構(gòu)使得球的重心極度靠近球頭，同時(shí)使得羽毛球在飛行時(shí)羽毛部分會(huì)受到遠(yuǎn)超球頭的空氣阻力。

當(dāng)羽毛球被擊打出去后，這種差異就體現(xiàn)出來，羽毛球的確是被我們以羽毛向前的姿態(tài)發(fā)出去的，但由于羽毛球被擊打出去（發(fā)球）時(shí)不可能筆直向前飛行，而是必定在豎直面內(nèi)與水平方向有夾角，羽毛上的巨大空氣阻力與球頭受到的較小阻力之間的阻力差會(huì)對(duì)羽毛球的質(zhì)心（集中在球頭附近）形成一個(gè)反向的轉(zhuǎn)動(dòng)力矩——其效果乃是“扳正”，使羽毛球旋轉(zhuǎn)為球頭朝前、羽毛朝后的姿態(tài)，只要羽毛的阻力始終可觀地大于球頭，即使遇到氣流干擾，這種力矩也會(huì)穩(wěn)定生效，持續(xù)修正，使得羽毛球不會(huì)偏離這一姿態(tài)。簡(jiǎn)單推演還可以知道，當(dāng)羽毛球在飛行過程中球頭在水平面內(nèi)不是正對(duì)飛行方向（側(cè)偏）時(shí)，類似的力矩也會(huì)發(fā)揮矯正作用，使羽毛球在水平面內(nèi)發(fā)生向另一側(cè)的轉(zhuǎn)動(dòng)，將羽毛球飛行的方向調(diào)整到球頭正對(duì)前方。而此時(shí)羽毛球?qū)ΨQ分布的16根羽毛便會(huì)確保各個(gè)方向的受力基本均勻，避免單側(cè)阻力過大導(dǎo)致偏移。（這也使得如果“殺球”過猛，即使只有一兩根羽毛折斷，羽毛球的飛行效果就無(wú)法令人滿意了）而質(zhì)量集中的頭部有著較大的慣性，因此在基本穩(wěn)定后可以保持向前運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)，而不容易被改變，這強(qiáng)化了球頭朝前，羽毛朝后的穩(wěn)定性。

by 滪旸

Q.E.D.