原创《动物也懂物理学》
本文是物理学类专科毕业论文范文与物理学和动物方面论文范文素材。
文 高嵩
如果一只动物在觅食过程中,不小心从树顶上掉了下来,它们当然不会知道这是地球引力在作祟.不过,理论的不足,并不意味着这些动物不会利用艰深的物理规律来实践.当我们掌握了一些物理知识后,就可以理解一些让人类觉得不可思议的动物“神技”和生活习性.
这种动物会“轻功”
水面上,一只动物在悠然行走,它身材纤细,六条腿平稳地踩在水面上,丝毫不会害怕身体被打湿,或者担心自己沉到水里,它就是水黾.为什么水黾不会像大多数动物一样,因为重力的作用而下沉呢？
学过物理学的人都知道,如果物体的重量比液体产生的浮力小,就不会下沉.所以,水黾如果想顺利在水上行走,就需要有非常大的浮力.就像希腊科学家阿基米德指出的,物体浮力等于物体下沉时排开液体的重力.不过是在液体外表面,而不是位于液体内,需要运用不同的计算规则.
不论落叶还是水黾,当它落到液体的表面时,决定其所受浮力大小的因素,主要有两个：一个是这种液体表面所产生的张力的强弱,另一个是生物接触这种液体的表面积的多少.
所谓液体的张力,就是它的表面会像蹦床一样绷紧,并且具有弹性.水的表面张力是很大的,只要水黾的脚平置于水面,与水的接触面积能够达到一平方厘米,产生的浮力就足以托住体态轻盈的水黾.这就是为什么大多数水黾可以安全地在水上行走甚至跳跃的原因.
长得太“胖”,也能飞得高,跳得远
在20世纪早期,有学者用传统空气动力学定律证明了大黄蜂是不可能飞行的,因为它们身体过于肥胖,而翅膀又太小,不足以产生超过大黄蜂身体重量的推力.事实上,大黄蜂不仅可以正常飞行,而且研究发现,有的黄蜂飞行的高度可以比珠穆朗玛峰还要高出100多米.那么,这些学者错在哪里呢？
原来,他们采用的模型过于简单,他们假设黄蜂不扇动翅膀,像飞机机翼一样僵硬,而且忽略了大黄蜂翅尖的运动轨迹.
比起其他昆虫,为了产生升力,大黄蜂扇动翅膀的频率会更高,每秒达150次.除此之外,大黄蜂翅尖的轨迹并非是单纯的上下运动,而是呈现一个“8”字型或者“q”型的运动轨迹,当大黄蜂向下拍动翅膀时,这种运动轨迹将在翅膀的前缘产生一个被称为前缘涡的空气漩涡.这个涡的存在,可导致黄蜂翅膀上方产生一个低压区域,类似于小型旋风,从而使得黄蜂获得向上的升力.
蜘蛛善于利用静电
美国漫威旗下有一个很受欢迎的超级英雄,他就是蜘蛛侠.蜘蛛侠有很强的攀爬能力,能够徒手在高楼外沿攀爬,甚至能在天花板上穿梭自如,在与敌人打斗时,还能喷出蜘蛛丝牢牢黏住对方.虽然蜘蛛侠在现实生活中不存在,但在动物界,有一个现实版的“蜘蛛侠”——蜘蛛.
蜘蛛之所以能飞檐走壁,奥秘就藏在它的脚底下.从力学角度来看,当两个固体表面相互靠近时,其间的相互作用力十分复杂,其中包括范德华力、静电力、偶极力、毛细力等.蜘蛛脚掌上有大量的刚毛,当与物体表面的分子间发生作用时,会产生范德华力.范德华力是中性分子彼此距离非常近时,产生的一种微弱电磁力,大量范德华力的叠加就足以支撑蜘蛛的体重.
除了在爬行方面,蜘蛛捕食的本领也很高超.许多人也许会以为,蜘蛛的网具有黏性,小飞蛾、蚊子或者其他动物在飞行过程中,误打误撞碰到了蜘蛛网,才会成为蜘蛛的盘中餐.不过,这些小动物们可不全是误打误撞才被蜘蛛网捕捉的.
隐形海马
侏儒海马只有2.5厘米长,被称为“世界上最慢的鱼”,每小时只行走1.5米.如果水下有一个100米的冲刺.这些尖脑袋、卷尾生物会花费差不多3天时间才到达终点,但是从物理学角度分析,它们慢悠悠的生活方式也有一定道理.
在温暖的海域,住着侏儒海马和大多数鱼类都爱吃的桡足动物,这是一种毫米大小的透明甲壳动物.为了躲避遍布海洋的劲敌,桡足动物长着敏感的触角,能够检测到最微小的液体运动,一旦察觉到水中动静,桡足动物可以在一秒中游出它们身体500倍的距离,而猎豹每秒钟只能跑出身体30倍的距离.
面对堪称跑步冠军的猎物,速度缓慢的海马想要吃上美餐,必须蹑手蹑脚.幸好海马的头部是一个狭长的三角形,能更好地抵抗液体阻力的干扰,使得水不会有太大振动.
狗狗的甩干大法
把木棍扔进水里,训练有素的狗狗会直接跳进水中将其叼上来.问题是,狗狗皮毛很厚,被打湿后,身体会很笨重,一只27千克的湿狗皮毛中会含有0.4千克重的水,狗狗将耗费身体热量的20%来去除水分.那么,狗狗该怎么样保持自己的干爽呢？
用身体热量来加热空气并且蒸发水分,需要耗费很多能量.所以,狗选择了另外一种方式——主动甩干自己.狗甩水动作会从头部开始,能量波以头为基准点,扩散到身体其他部位,且头部扭转幅度越大,振幅波就越大.当狗狗施展“甩干”大法时,虽说身体甩的频率和皮层一样,不过身体可没法像皮层那样大幅度扭转,这是因为皮层更松弛.当身体剧烈甩动时,皮毛甩动的程度比身体和头部都要大,加速度会因此增加,这样的动作,力道有如挥动鞭子.
物理学论文参考资料：
该文结论,这是一篇适合不知如何写物理学和动物方面的物理学专业大学硕士和本科毕业论文以及关于物理学论文开题报告范文和相关职称论文写作参考文献资料。
