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光的速度那么快,为什么撞向人不会产生撞击力?这里告诉你原因
根据物理学动能=速度*质量的公式可以知道,当一种物体的速度越快或者质量越大,那么它的动能就越大,只要满足其中一个条件,就能够获得有感知的动能。最典型的例子就是平常我们遇到的车祸,有些车祸现场真的非常惨烈,之所以出现这种后果,是因为发生车祸的车辆具备了动能爆发的两个条件:速度和质量。试一下一个,一辆1吨重的汽车以100公里时速,再与对面一辆汽车相撞,那么释放出来的动能是双倍了,所以说在车祸现场几乎很少没有伤亡的。那么问题来了,光的速度那么快,为什么撞向人却不会产生撞击力呢?
根据物理学动能=速度*质量,两辆汽车对撞会产生很严重后果
首先我们来了解一下光速,光是宇宙中速度最快的物质,它的速度可以达到30万公里每秒,太阳到地球1.5亿公里的距离,它只需8分钟就可以走完,所以它的速度快到人都察觉不到,不过聪明的人类依然使用技术手段测出了光的速度为30万公里/秒,这个速度有多快?人类目前最快战斗机速度是4000公里每小时,光的速度是它的27万倍。如果人类掌握了光速科技,那么遨游太空不再是梦想,按到动能=速度*质量的公式来算,光速如此快的速度,即使质量很小很小,也会存在一定的动能,至少可以让人感觉到,但是为什么人类感觉不到呢?
光速是人类最快飞机黑鸟侦察机速度的27万倍
光速确实很快,但是它不一定能够产生撞击力,就像一坨棉花,即使你以很大的速度扔向一个人,那个人可能都感受不到, 而如果你把一块钢铁轻轻的放在一个人的身体上,那个人也有可能会被砸伤。所以说光的速度虽然极快,但是由于它的质量小到几乎可以忽略,所以不会产生明显的撞击力。那么是否就说明光是没有撞击力呢?不是的,根据动能公式,只要由质量的物质必然存在撞击力,所以光也是有撞击力的,而这种撞击力其实有一个专业的术语,叫做“光压”,那么这个“光压”到底有多小,小到人类都感觉不到呢?
晒太阳的美女们,光不会作用在人体不会有撞击感,但是时间久了会热,因为光压持续不断发生
根据公开资料显示, 光的平均波长约为500nm,按照500nm的波长计算,根据光子质量公式E=mc2=hν计算,可以得出一个光子的质量为4.4*10^-36 kg,一个光子的动量为:P=mc=1.3*10^-27 kg·m/s,一个光子的能量为:E=mc^2=hv≈4*10^-19J。地球位置辐射强度S=1361 W/m^2,我们在根据能量动力守恒公式可以计算出光对物体的撞击的压力,也就是光压是多少:P=2S*P/E≈9*10^-6N/m^2,也就是说光子的动能为9*10^-6N/m^2,既0.000009牛,可能很多对这个数字没有多大概念,牛(N)是一个作用力单位,1牛(N)的定义是作用在1kg物体上,使之产生1m/s^2加速度的力,简单点说,这样的力1相当于两个鸡蛋的重量,而光压要比相当于两个鸡蛋重的力还要小9X10的六次方,可见这样的力人类是根本感觉不到的。不过我们可以感受到阳光的热量,是因为光压持续不断的作用到人体皮肤上。
晒太阳不会撞伤,但是会晒伤
所以说太阳光照射到人体上并不是没有撞击力,只不过是这个撞击力人体感受不到,小到几乎可以忽略不计,即使像平时我们在树下乘凉,迎面吹来的凉风作用在人体上的压力都要比光压要强很多。那么光压那么小,是不是说它就没有利用价值了呢?非也,虽然光压很小,但是它的利用价值可大了,由于持续不断的光压能够产生热量,所以人类利用太阳光发明了热水器和太阳能发电装置,这些发明不仅仅有效利用太阳能,而且还省钱环保,利国利民。
太阳能热水器
太阳能发电
此外,科学家根据光压现象发明了太阳帆,这种太阳帆被广泛利用在卫星和宇宙飞船上,这就是为什么我们看到的卫星或者飞船都有一对长长的“翅膀”原因,它的工作原理就是利用光压产生微小的压力,然后把这些微弱的力集中在太阳帆上,从而让太阳帆为卫星或者飞船产生持续不断的动力,只要太阳帆的面积足够大,那么产生的力足够卫星或者飞船在太空中飞行了,毕竟太空中是真空环境,没有摩擦力和阻力,微小的推力就可以推动飞船和卫星潜行。著名的“旅行者一号”就是利用太阳帆飞船太阳系,如果没有太阳帆,根本没有燃料支持它飞那么远的距离。
卫星上装有太阳帆,可以为卫星提供动力
旅行者一号装备的太阳能帆
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