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在玻璃窗上贴胶带能抵御台风?

《科技生活》周刊||热度 ( )

撰文/李永乐(北京人大附中物理教师、物理竞赛教练)

编辑/刘昭 校对/李云凤

流言:企业在台风来袭时,许多人在窗户上贴米字形胶带,这样可以防止窗户被打碎。

真相:贴米字形胶带和井字形胶带,反而会使玻璃的承压能力变差。就算把整个玻璃贴满胶带,承压能力也没有不贴胶带的时候好。

台风对玻璃窗的破坏力有三个来源:异物撞击(石子、广告牌等), 玻璃共振和风压。前面两种情况有很大随机性,不好讨论,我们在这里主要讨论一下不同的风速对玻璃窗的压力大小。

风压的产生

企业 在台风刮向一栋大楼的过程中,由于大部分门窗都是紧闭的,风会绕过大楼,所以,贴近窗户的风向基本都是平行于玻璃。即使最初风是朝着大楼吹去的,也会由于墙壁、玻璃的阻挡改变方向,最终平行于玻璃运动。

企业 由于门窗紧闭,窗户玻璃内部的空气流速接近于零,而窗户外面的空气流动速度很快,由于两侧空气流速不同,就会形成压强差。根据伯努利原理,空气是一种流体,在空气流动的过程中, 压强差与空气流速的平方成正比,空气流速越快,压强差越大,这就是风压的来源。

如果外侧空气流速太快,风压就会把玻璃压碎或者把窗户整个推到外面去。杜甫诗云:“八月秋高风怒号,卷我屋上三重茅。”也是因为屋子内外空气流速不同,造成的压强差掀翻了屋顶。

风级与风速

人们按照风速的不同,把风分为许多级别,将不同风的风速大小代入压强差公式,就可以计算风压的大小。

企业 12级风以上的风,很少能够在陆地上生成,而多数是在海洋上生成的台风。登陆时如果风力依然在12级以上,就会造成极大的破坏。根据中央气象台的测定,台风“山竹”在海上阵风已经达到17级,而在登陆时风力也达到了14级,是今年当之无愧的第一超强台风。

当“山竹”在广东登陆时,风力有14级,此时风速在46m/s左右。按照伯努利方程,此时玻璃内外压强差大约为1364Pa。Pa读作帕斯卡,意思是1牛顿的力加在1平方米的面积上构成的压强。1364Pa表示:如果窗户的面积是1平方米,那么它将承受1364牛顿的力,大约相当于一个重270斤的胖子的体重。

▲不同风的风速及风压大小

在玻璃上贴胶带有用吗?

这个做法由来已久,在二战时,人们就习惯于在窗户上贴胶带,用来防止炸弹波把玻璃打碎。

但是那个时候的玻璃都比较小,而且也很薄。现在的玻璃更大,而且质量也更好,贴胶带还有作用吗?对这个问题,许多人都给出了相反的解答。我想,还是应该通过实验来验证这个结果。

台湾有一档节目《流言追追追》,专门在风洞实验室进行测试。他们首先测试了5mm玻璃在没有贴任何胶带情况下的承压能力,当气压加到一定值时,玻璃破裂了。

然后他们又贴上了米字、口字、井字形的胶带,记录玻璃破裂时的气压值。为了让实验结果更加普遍,他们每种情况做了两次。

企业 通过分析实验结果,我们会发现:贴米字形胶带和井字形胶带,反而会使玻璃的承压能力变差。口字形胶带相比前两种稍好,但是与不贴胶带相比承压能力也没有明显提升。

这个节目甚至做了一个终极实验:把整个玻璃贴满胶带。结果显示,贴满胶带的时候玻璃的承压能力也没有不贴胶带的时候好。

为什么贴了胶带反而不如不贴胶带呢?风洞实验室的科学家介绍:这可能是由于胶带改变了玻璃的应力结构,使得玻璃反而更容易破裂了。

企业 贴胶带没用这个结论还有许多权威机构支持。例如美国大气与海洋局(NOAA)也曾发布警示:不要在台风天在玻璃上贴胶带。因为一来这样会浪费胶带,清除胶带也很费力气;二来这种做法对玻璃的承压能力并没有多少帮助,也无助于防止碎玻璃飞溅。最重要的是,这会让在玻璃破碎时本来可以小块散落的玻璃变成大块,增大对人的伤害。

▲现在景区的玻璃栈道、客车车窗、 银行柜台等都使用的是强化玻璃

那我们该怎么办?

企业 把玻璃改为强化玻璃是一种最好的防台风方法。强化玻璃配合钢质边框,可以承受绝大多数台风的侵袭。强化玻璃是一种特殊的玻璃制作工艺,它会使得玻璃的强度和柔韧性提高数倍,现在景区的玻璃栈道、客车车窗、银行柜台等都使用的是强化玻璃。强化玻璃即便碎了,也只会碎成没有棱角的小块,不会伤人。

国家规定:七层以上的外窗、面积大于1.5平方米的玻璃必须安装强化玻璃。如果你家安装的是强化玻璃,那就更没有必要贴胶带了。■

(来源:“李永乐老师”微信公众号)

“山竹”过境,流言丛生

编辑/刘昭 校对/李云凤

流言:台风天开空调会烧坏主机?

紧急通知所有人把家里的空调关了,台风风力太大会影响外机运作,风力可能导致散热风机逆转,引起两股电流相撞烧机!

真相:记者就此向格力电器相关负责人求证,对方回复称不管空调是否开机,都不会存在两股电流相撞烧机的情况。

“如果空调没开,逆变器全部关断,风机正转或反转均没有问题。” 该负责人表示,“如果空调开着,风机被外风吹得正转,就是与我们控制的同方向,相当于负载很轻不存在问题;如果外风把风机吹得反转(克服了我们的驱动力矩),机组也会保护停机,不会存在烧机的情况。”

该负责人强调,台风天气下,空调可以正常使用。只是特殊情况下,个别机组可能会出现保护停机,但是会自动恢复,所以,不影响用户使用。

企业 同时,他也提醒,对部分特殊用户,若家里已经浸水,空调等电器已经泡在水里的情况下,则家里所有电器(包括空调),必须断电停机以确保安全。(来源:“南方+”客户端)

流言:引爆原子弹可以减弱台风?

引爆核弹可以抵消台风的强大杀伤力,甚至将台风消散于无形。

真相:首先,台风眼是地表的低气压中心。大气从四面八方流向风眼,然后在风眼外围涌向高空。在那里丢一颗原子弹的话,第一反应是原子弹释放的大量热量会使台风中心的气压短时间升高,使得台风短时间减弱。然而,热空气会迅速往上层大气涌,于是又加剧了地表的低气压,一个更猛烈的台风即将产生。

所以,原子弹对台风是完全没有办法的,也产生不了太大影响。原子弹的冲击波范围在十几公里左右,而一个稍大的台风风眼直径动辄二三十公里,更不要说外围还有着几百上千公里的气旋。所以原子弹连风眼都填不满,在大自然的力量面前,人为的影响实在是微乎其微。

企业 (来源:中科院物理所微信公众号)

流言:“山竹”的移动速度堪比高铁?

超强台风“山竹”时速堪比高铁!


 

真相:按照热带气旋级别划分来看,超强台风是指中心风力为16级或以上,或阵风17级并可能持续的情况,强台风是指中心风力为14级至15级,或阵风15级并可能持续的情况。

从实况和预报情况来看,“山竹”在登陆菲律宾时为超强台风级别,后经山脉削弱,登陆我国时将为强台风级别。

“山竹”时速堪比高铁是真的吗?我们从台风的移速和风速两方面和高铁进行对比。

企业 从目前的观测资料来看,“山竹”移动速度最快时为35km/h,还没有超过电动自行车的最高速度。

关于风速,据中央气象台预报结果显示,“山竹”登陆时将为强台风级别(14级至15级风力,42m/s-

48m/s)。我们取登陆预报结论的中间值45m/s,进行一个简单的单位换算,可以非常直观地看到,“山竹”登陆时的风速为162km/h左右,连动车的速度都比不上,更别说“堪比”高铁了。(来源 中国气象报)

流言:网友在飞机上拍到“水果山竹”?

网友在飞机上拍到台风“山竹”——中心呈现出了一个水果山竹剥开后的样子。

企业 真相:专家指出,图片是假的。据中央气象台分析,台风跟飞机飞行的高度不一样。台风一般只有十几公里,对流最旺盛的眼墙区(环绕台风中心的云)高度能达到27-28公里,飞机的高度一般来说在6-12公里。飞机相对于台风的大小,好比一只小蚂蚁趴在一个大圆碟子上,想要看清全貌,绝无可能。

当飞机在飞行航线上遇到台风时,为了避开危险的天气会绕开飞行,所以普通人不会有在台风中飞行的经历。(来源 中国气象报)

流言:山竹是登陆我国最强台风?

企业 此次台风“山竹”的强度及影响范围,是有史以来登陆我国的最强台风。

真相:企业从气象卫星云图上看,台风“山竹”的发展,其浑厚的云系确实波及我国南方多地,威力惊人。

但其并不是登陆我国的最强台风。山竹登陆时的强度为14级(45米/秒),可以排到1949年以来登陆粤港澳的台风前十名。

中国气象局台风与海洋气象预报中心首席预报员许映龙介绍说,“山竹”是1979年8号台风“荷贝”(HOPE)1979年8月2日登陆深圳以来,影响珠三角大部地区最严重的台风。

企业 虽然2017年第13号台风“天鸽”登陆珠海时的强度为15级(48米/秒),但影响珠三角区域不及“山竹”广。“天鸽”的大风主要影响珠海、澳门和江门等地,而“山竹”则要广一些,包括广东中南部和香港、澳门等地。

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