“人體受多大壓力”錯(cuò)解一例

趙建峰

摘要：“人體受多大壓力”錯(cuò)解一例。

關(guān)鍵詞：錯(cuò)題 解析 初中物理

DOI：

10.16657/j.cnki.issn1673-9132.2016.01.149

題目：在1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，（1）1cm2面積上受到的大氣壓強(qiáng)約為多大？（2）某同學(xué)皮膚的表面積約為1.25m2，他受到的大氣壓力約為多大？

錯(cuò)解：（1）大氣壓強(qiáng)為1標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，即

P=1.01×105Pa

受力面積

S1=1cm2

=1×10-4m2

則受到的大氣壓力

F1=p·S

=1.01×105Pa×1×10-4m2

=10.1N

（2）人體表面積約為

S2=1.2m2

則受到的大氣壓力約為

F2=p·S2

=1.01×105Pa×1.25m2

=1.2625×105N

分析與正解：第（1）個(gè)問題問的是作用在1cm2面積上的大氣壓力大小，運(yùn)用公式F=PS

進(jìn)行計(jì)算，思路是正確的。但是第（2）個(gè)問題卻得討論一下。

人是一個(gè)占有一定空間的立體物，所謂人的表面積，當(dāng)然指的是整個(gè)人體表的總面積。所以應(yīng)該既有正面、又有背面的面積;既有左側(cè)面、又有右側(cè)面的面積;既有上面、又有下面的面積?？傊?，指的是整個(gè)人周身的面積之和。

而人處于大氣包圍之中，其渾身各處的皮膚都受到大氣的壓力。但是身體的不同位置受到的壓力有個(gè)很不同的特征，那就是其方向不同。因?yàn)閴毫Φ姆较蚩偸谴怪庇谑芰γ娣e指向受力物體內(nèi)部，所以身體正面受到的壓力總是從正面向后指向體內(nèi)，而背面受到的壓力總是從背面向前指向體內(nèi)，這兩個(gè)方向的力顯然符合平衡力的特征，相互平衡。相互平衡的兩個(gè)力合力為零。所以大氣對(duì)人體前面和后面的壓力之和為零。同理，人體左側(cè)、右側(cè)受到的壓力之和，上側(cè)、下側(cè)所受壓力之和也為零。我們可以這樣想象，大氣對(duì)人的壓力是來自四面八方的，但所有壓力總的合力卻為零，而不是達(dá)到高達(dá)幾十萬牛頓。試想，如果人體真的在一個(gè)方向受到這么大的力，那人還能毫不費(fèi)力地站在地面上嗎？這個(gè)力方向向下，人必會(huì)被壓扁;向上，則必會(huì)被舉起來（人受到的重力才不過幾千牛頓而已）;向一側(cè)，那就會(huì)加速運(yùn)動(dòng)。

之所以會(huì)根據(jù)F=PS

得到人體受到了幾十萬牛頓壓力的結(jié)果，是錯(cuò)把人的表面認(rèn)為是單向的平面，沒有認(rèn)真分析而導(dǎo)致的。

力的作用效果有兩種，或者使物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生改變，或者使物體的形狀發(fā)生改變。人受到周圍大氣壓力的作用，因其合力為零，不會(huì)對(duì)人的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)產(chǎn)生影響;但這巨大的壓力難道不會(huì)使人體的形狀發(fā)生改變嗎？就像我們用兩只手?jǐn)D壓一只氣球，氣球的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不會(huì)改變，但是其形態(tài)必然會(huì)改變——被壓扁。人在巨大的大氣壓作用下怎么沒有被壓扁？

<E：＼123456＼學(xué)周刊·上旬刊201601＼+接排1 126-240＼圖3.tif>

潛水員模擬從潛水減壓艙內(nèi)出來

<E：＼123456＼學(xué)周刊·上旬刊201601＼+接排1 126-240＼圖4.tif>

中國(guó)航天員在天空中進(jìn)行艙外活動(dòng)

人人知道人的體內(nèi)并不是空腔或者真空，而是充滿實(shí)體。組成人體的系統(tǒng)、組織、器官和細(xì)胞之間充斥著液體，即使細(xì)胞內(nèi)也充滿液體，統(tǒng)稱體液。正是這些無處不在的體液，把人體外部的大氣壓強(qiáng)均勻地傳遞到了體內(nèi)的角角落落。所以在人的體內(nèi)也存在著指向體外的大氣壓強(qiáng)。小到每一個(gè)細(xì)胞，每一個(gè)細(xì)胞器，其內(nèi)部、外部（經(jīng)由體液傳遞的）大氣壓強(qiáng)都是平衡的，所以人體不會(huì)被壓扁。在不同海拔高度下出生并長(zhǎng)大的人，其機(jī)體已經(jīng)適應(yīng)一定的大氣壓，如果突然到較大落差的地方旅游或工作，會(huì)產(chǎn)生一系列難以適應(yīng)或自覺去適應(yīng)的癥狀。如平原長(zhǎng)大的人到高原，會(huì)發(fā)生高原反應(yīng)，體質(zhì)較差的人不適應(yīng)這種遷移。生長(zhǎng)在深海的魚類，其體內(nèi)壓強(qiáng)是適應(yīng)深海的巨大水壓的，所以一旦被打撈到水面上，馬上會(huì)死亡，并且都有一個(gè)非常顯著的特征，那就是眼珠凸出體外。深海潛水員從深海潛水裝置內(nèi)出來時(shí)，都必須先經(jīng)過特殊的“減壓艙”過渡，以求得體內(nèi)的壓強(qiáng)逐漸于外界的氣壓一致，如果減壓措施不當(dāng)，會(huì)患上嚴(yán)重的減壓病。在外太空進(jìn)行航天器外作業(yè)的宇航員，都穿戴上特殊制作的厚厚的、堅(jiān)韌的宇航服，并且在宇航服內(nèi)也充滿接近于標(biāo)準(zhǔn)大氣壓的氣體，也是期冀這種壓強(qiáng)的平衡。

綜上所述，本題的第（2）問顯然是錯(cuò)誤的，正確的解答應(yīng)是：

（2）由于人體內(nèi)外的大氣壓力平衡，所以人體所有大氣壓力的合力為零。（責(zé)編 趙建榮）