第166夜，如果把砖头扔进马里亚纳海沟，它会沉到海底吗？

    第166夜，如果把一块砖头扔向马里亚纳海沟，那它会沉到海底吗？如果砖头会沉到海底，那又需要多长的时间？
    砖头能不能沉到1.1万米深的马里亚纳海沟底部，取决于砖头的密度大小。如果砖头的密度大于水，则砖头会沉到海底，反之，砖头不会沉到海底。

龚老师

2019  05 15  夜

如果把砖头扔进马里亚纳海沟，它会沉到海底吗？ 原创 火星一号 2019-05-09 05:36:50



这里以标准砖为例，这种砖头的密度约为1.8克/立方厘米，这要大于常压下海水的密度（1.03克/立方厘米）。不过，随着海水深度的增加，越往下的水受到的挤压作用越强（压强越高），这意味着密度也会更大，那么，深海中水的密度会超过砖头的密度吗？


对于液态水而言，每增加一个大气压（大约为0.1 MPa或者100 KPa），水的密度差不多会增加百万分之46。可见，液态水很难压缩，随着大气压的增加，密度只会轻微变大。
另一方面，海水的深度每增加10米，压强就会相应增加一个大气压。由于马里亚纳海沟的深度约为1.1万米，所以底部的压强为地表大气压的1100倍。这意味着马里亚纳海沟底部海水的密度大约会增加5%，即为1.08克/立方厘米。另外，温度还会影响海水的密度。但不管怎样，无论多深的海水密度都会低于砖头的密度。因此，砖头会一直往下沉，直至抵达马里亚纳海沟的底部。那么，砖头所需的下沉时间是多久呢？


为了简便计算，这里假设在海水阻力的作用下，砖头很快就能达到受力平衡，此时的速度即为终端速度，砖头将会以这个速度匀速下沉。砖头在下沉的过程中，总共会受到3个力的作用：
（1）重力：G=mg，其中m为砖头的质量，g为重力加速度；
（2）海水的浮力：Fb=ρgV，其中ρ为海水的密度，V为砖头的体积；
（3）海水的阻力：Ff=1/2ρv^2ACd，其中v为砖头的终端速度，A为砖头的投影面积，Cd为阻力系数。
可以看到，在砖头下沉的过程中，随着速度的不断增加，只有阻力会随着持续增加。当砖头的速度达到终端速度之时，阻力会增加到使得砖头达到受力平衡，则可得如下关系式：
G-Fb-Ff=0
对上式进行化简之后，可以得到砖头的终端速度计算公式为：


标准砖的尺寸为240毫米×115毫米×53毫米，质量约为2.63千克。假设砖头以面积最小的那一侧向下沉，那么，砖头的投影面积为6095平方毫米。另外，阻力系数取值为0.47。由此可以算出砖头的终端速度约为2.73米/秒，所以砖头沉到马里亚纳海沟的底部最快需要大约67分钟的时间。如果用砖头面积最大的那一侧下沉，则终末速度约为1.28米/秒，所以沉到海底的时间约为2.4小时。

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要是能多些科学方面的内容，会更好吧
哈哈

很多天不上线，一上线就看到这么给力的帖子！