这些小孔你注意过吗?

2017-03-09 21:31风凝
科学大众·小诺贝尔 2017年2期
关键词:笔帽客舱外层

风凝

在我们生活中,存在着很多不起眼的小孔。它们不起眼得使我们从未过多地关注过它们、仔细地观察过它们。可是同学们知道吗?看似默默无闻的它们,却含有很多大学问,有些小孔在关键的时候甚至能救人一命哦!

笔帽上的救命孔

在拿起笔写字时,不知道同学们有没有留心注意过你手中的水笔或者圆珠笔的笔帽?笔帽上都有一个小小的孔。为什么笔帽上要留一个小孔呢?

或许,同学们会觉得,这根本就是一种随意的设计,抑或是为了调节空气压力、防止墨水干涸。这的确有一定的道理,但这个设计的根本目的却非常简单而独特——降低窒息死亡的风险。

相信有些同学有咬笔帽的习惯,而且有很多人都喜欢这么做。在咬笔帽的过程中,我们有可能不小心会将笔帽吞进去。如果笔帽不慎卡在气管里,就有可能致命!而在笔帽上增加一个小孔,就增加了空气流通。即使有人不慎把笔帽吞进了气管,也依然能够呼吸——这是一个能切切实实拯救生命的设计。

据美国一项调查结果显示,每年大约有100位美国人因为吞下笔帽窒息而死。而过去,这个数字更大。现在,有很多制笔公司都参照了这种做法,在笔帽的顶端增加了稍大的洞。

如果不慎将笔帽吞入,请用力拍打肩胛骨。拍打过程中产生的强烈震动能够使笔帽移位,使病患能够呼吸。如果病患不能自行拍打肩胛骨,請立即拨打急救电话。

早在2008年4月1日,中国学生用品第一部强制性国家标准——《学生用品的安全通用要求》实施,并规定:1.笔帽尺寸足够大(笔帽沿轴线垂直进入直径为16毫米的环形量规时,不通过部分大于5毫米);2.笔帽体上需要有一条连续的至少6.8平方毫米的空气通道;3.笔帽应在室温最大压力差1.33千帕下最小通气量为8升/分钟。满足以上条件的笔帽才是合格产品,才不会导致窒息的危险。

塑料凳上的拉力孔

这种塑料凳是生活中常见的,和笔帽一样,中间也有一个圆孔。这又是为什么呢?

我们知道,塑料凳经常是需要叠放在一起的,如果没有这个孔的话,就会形成一个密闭的空间,气压差会导致很难将一整叠凳子拉开。凭你一人之力想对抗大气压力,未免有点太天真了。摞凳子的时候,也很难摞紧实。但凳子上有这么一个小孔,就没有大气压力差,拉开是相对容易做到的。

“马德堡半球实验”不知道同学们是否了解?实验中,球内部的真空导致拉开两个半球需要很强的力。虽然自然摞起来的凳子中间不会是真空的,但被拉开前内部空腔气压会降低,形成类似效应。

也许,有同学会疑惑:为了消除上面提到的效应,完全可以开任何形式的孔。可为什么这个孔一定要是圆形的,而不是其他形状呢?

其实,这跟飞机舷窗是圆角柜形的道理是一样的。方形或者其他带角的孔受力会比较集中。在受压时,很容易破损。因为圆形受力均匀,哪怕坐在上面是有吨位的重量级人马,也能将受力分散出去。加上圆形的模具制造也比较简单,所以最终就选定了圆形。

其实,圆孔的大小在设计的时候也是非常讲究的。圆孔太大的话,会让塑料凳承受压力不够,太小的话又会伸不进手指。这个看似简单的设计背后竟然有这么多的学问,同学们万万没想到吧?

机窗上的呼吸孔

坐过飞机的同学可能仔细观察过,飞机的窗户上都有一些小孔。可至于留有这些小孔有何作用,或许同学们还不是很清楚。

大多数商用飞机的客舱窗户均由外层、中层和内层玻璃组成。不过,这三层窗户中只有外层窗户和中层窗户属于结构窗户。这些结构窗户的周边均由橡胶进行封闭并被安置在飞机的机身上。这三层窗户的组合密封,导致外层窗户和中层窗户之间留有微小间隙——这是两层窗户气隙设计的关键组成部分。其中,外层窗户为主要结构窗户,承受着飞行过程中的机舱气压。

外层窗户是最主要的结构,这意味着,在正常情况下,外层窗户承受了舱内增压带来的所有压力。内层窗户是为了防止外层窗户破裂而设置的故障保险装置,但外层窗户破裂的情况极其罕见。

当飞机在海拔10 668米的高空飞行时,大气压约为2 344千克每平方米。人体在这么高的海拔和这么低的气压下无法正常工作,因此在客舱内,压力由人工维持在7 586千克每平方米左右——大约为你在2 134米的高空感受到的气压。客舱内外的气压差异越大,飞机各部位承受的压力也越大,包括它的窗户。

了解到这些之后,中层窗户玻璃上的小孔功能就很明显了:它是一个排放阀,能平衡客舱与中层窗户和外层窗户之间的气压。这个小孔能确保在航行过程中舱内压力只作用于外层玻璃,因此,为了以防万一,才保留了中层窗户。这种组装形式构建了一个最安全的环境,可以确保中层窗户受损后飞机还能安全着陆。

此外,舷窗上的“呼吸孔”还可以起到防雾排湿的作用,所以我们在飞机上才能够看到清晰的云上美景。

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