桥墩究竟是怎么造的?这些图片让你秒懂理工科抽象概念

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  理工科是不是太抽象了,都是符号,少有图片,让人很难理解?今天把科学带回家收集了一些和工程技术以及理科相关的有趣的动图,它们或许能解答你一直以来的疑问。一起来看看吧!


  △一些桥墩是怎么造的。

  桥墩一般分为斜桩(battered piles,浅水常用)、钢圆桶围堰(coffer dam),和沉箱(caisson)三种。图中制造的是钢圆桶围堰。建造这种桥墩,先要制造一个防水外壳,把它插入河床,然后泵干里面的水,接着工人就可以在里面作业了。

  @Marie Landsverk


  △用绳子来理解波的干涉。

  干涉指的是几个波在空间中重叠时发生叠加,从而形成新波形的现象。

  @tothetenthpower



  △ 如何三等分一个立方体(正六面体)。

  这种三等分法是 Robert Reid 在20世纪80年代设计的。其实正六面体还有其他三等分法,但是这款因为很酷炫,所以被制成了玩具商业化了。

  @oskapuzzle


  △维维亚尼定理(Viviani’s theorem)的意义。

  维维亚尼定理以伽利略的助手——意大利物理学家温琴佐·维维亚尼(Vincenzo Viviani)命名。

  维维亚尼定理指的是:在等边三角形内任意一点P跟三边的垂直距离之和,等于三角形的高。

  维维亚尼定理的证明方法很简单,初中生就可以证了。你只要知道被P分割出来的三个三角形的面积加起来等于大三角形的面积,维维亚尼定理就可以轻松得到证明。

  赶紧动手试一试吧,很多老师看把科学带回家,所以下次可能会出题。

  @formulebybnf


  △涡流(漩渦型的水漩)升到水面时的美丽图案。

  @Adrien Benusiglio, David Quer, Christophe Clanet, CNRS


  △吉他弦就是一根钢丝这么简单?不,这才是扫描电子显微镜下的吉他弦。

  吉他弦的内核是尼龙纤维,外部缠绕着金属丝。在尼龙发明前,3条高音弦的内核是牛羊的小肠制造的,3条低音弦是用蚕丝制造的,外面缠绕的都是动物的小肠。



  △不同颜色的光在水中的透射。

  波长为500纳米左右的蓝光可以穿透到150米左右的深度;但是波长为700纳米的红光容易被水吸收,因此无法穿越50米的水深。这就是为什么图片中的红色棒槌在33米(110英尺)的深度看起来是紫色的(红+蓝=紫色),其他颜色也开始变蓝。

  @TheFolkman


  △如果你乘坐波音747,美国空军的SR-71黑鸟式侦察机,或NASA的新视野号(探索冥王星和柯伊伯带的行星际机器人航天器任务),向窗外看的时候你看到的速度。

  谷歌工程师 Clay Bavor 制作了这个动图,对比了在11 278米的高空,3种飞行器的速度。波音747的速度为每小时885千米,SR-71黑鸟式侦察机Blackbird的最高速度是每小时4345千米,而新视野号的速度为每小时57936千米。新视野号的高速也是它没有进入冥王星轨道的原因。要能够进入冥王星轨道的话,它需要减速90%,这意味着它要携带目前1000倍的燃料。

  @Clay Bavor




  △激光干涉引力波天文台(LIGO)是如何检测引力波的。

  LIGO的基本原理是,如果引力波没有经过,那么经过 LIGO 的两臂的2束激光正好互相抵消(相消干涉),检测不到信号;如果引力波经过,LIGO 的两臂长度发生相对变化,2束激光无法互相抵消,产生信号。

  @ligo.caltech



  △李萨如曲线是怎么来的。啥是李萨如曲线?点我了解。

  @Tim Severien



  △液晶显示器屏幕放大1200倍的样子。

  液晶显示器由一定数量的彩色或黑白像素组成。取液晶这个名字是因为,液晶显示器里含有液晶这种物质。

  我们知道物质有气、液、固三态,但实际上还有等离子和液晶这两态。晶体(如盐)的结构有序,但是液体则无序,液晶兼有两者的性质。液晶容易受电磁场影响,这也是用它来制造显示器的基础。


  △下雨的时候天上的云是什么样子的。

  太平洋巴拿马群岛南部正在下雷雨。拍下这个场景的人是飞行员 Santiago Borja,当时的飞行高度是11千米。

  @Santiago Borja


  △不动的北极星(图片正中那个白色的点)。

  北极星是指最靠近北天极的恒星,它是北半球能见到的极星,也是航海的重要指向天体。在没有指南针的年代,古人常常用北极星导航,因为它在天空中的位置总是不变(相对于人的寿命)。



  △2个多边形之间如何互相转换。

  2007年,麻省理工学院的数学家 Timothy G. Abbott 和同事证明,任何2个面积相同的多边形都可以通过图片里这种叫做铰接剖分(hinged dissection)的方式互相转换。他们的这篇论文证明了1864年提出的一个猜想。他们的论文发表在《Proceedings of the twenty-fourth annual symposium on Computational geometry》上。

  这项研究证明,国字脸还是可以一块肉不掉地变形金刚成V字脸的。



  △消防洒水器的原理。

  消防洒水器和水管相连,它本身相当于一个不活动的水龙头。那个破掉的玻璃管子里装着甘油(丙三醇)。当温度达到57-73摄氏度的时候,甘油就会膨胀,挤破玻璃管,打开相连的水龙头。

  一些洒水器采用的是另外一种设计——伍氏合金(Wood’s metal),这是由铋、铅、锡和镉的合金。伍氏合金在很低的温度下也会融化,从而打开水管。


  △ 条形码上的竖条对应着不同的字母哦。

  你猜的没错,扫描条形码上的粗细不同的条码对应着不同的信息,比如这套编码系统就叫做 Code 39,它是很常见的条形码编码体系。

  Code 39是由条形码之父 David Allais 和 Ray Stevens 在1974年发明的。Code 39 的一个缺陷是数据密度比较低(相同的信息需要更宽的距离表示),因此很小件的商品无法采用 Code 39。另外一种条形码编码系统Code 128 的信息密度就比较大了。


  △太阳系各大行星的自转转速和倾角(行星的自转轴相对于轨道平面的倾斜角度)。从上到下从左到右:水金地火木土,天王海王。


  △老式手摇车窗的机械原理。见过这种车窗的你,孩子应该挺大了吧?

  @Ian Prester


  △10亿年里,月球如何被陨石砸。

  地球挨小行星的揍而形成的陨石坑会被侵蚀而消失,但是月球的不会。月球脸上的“痘疤”如实地记录着它被各种小行星揍的历史,它的痘疤就像一颗颗时光胶囊。今年1月,科学家们把111个大型环形山形成的顺序模拟了出来,构建了在过去10亿年里,月球挨揍的历史。这项研究发表在《科学》(Science)上。

  @DOI: 10.1126/science.aar4058


  △在完美的情况下,一个波浪打来时,粒子的运动轨迹,是一个圆形。


  △但是海洋底部会对波浪的运动造成影响。结果就是,表面粒子的圆周运动被打破,产生图中显示的名为斯托克斯漂移(Stokes drift)的运动。滩涂越浅,斯托克斯漂移越明显,这就是海滩边海浪一浪一浪的起源。

  @wikipedia


  △在地月之间,光速有多快。

  NASA 的行星科学家 James O’Donoghue 为了直观地演示光速,制作了这个光速绕地球的动画。如果地球没有大气层(大气会使光速变慢),那么每秒光子可以绕地球7.5圈。

  @James O’Donoghue


  △地月平均距离是384 400千米。这是地球和月球按比例缩小后,光速的样子。我们看到的月球,是它1.255秒以前的样子。


  △在地球和火星之间,光速有多快。

  这是按照比例缩小后,光速的样子。所以我们在地球上不可能实时监控火星上的探测器。光要花3分钟才能到达火星。

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