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体育新闻 admin 2019-04-17 228 次浏览 0个评论
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摘要:地球上的最高峰是海拔8844的珠穆朗玛峰,其底部必定接受着其他山脉不能比较的巨大的压力。跟着山高的添加,底部的压力乃至可能会超出了岩石的接受极限,此刻就会发作天翻地覆。由此可见,山的高度存在着一个极限值。本文将从力学的视点,讨论一下地球高山的高度极限。

关键词:高山,高度极限,力学,科学,物理

1、导言

地球上,最高的高山是喜马拉雅山,最高峰海拔到达Q房网了8844m,据报道珠穆朗玛峰依然以每百年7cm的速度在抬升。科学家们经过实地勘察发现珠峰区域存在着不少的拉伸吻别豪门老公变形的岩石,标明晰喜马拉雅山存在着开裂带。这意味着喜玛拉雅山从前发作过开裂崩塌,科学家们猜想其高度从前高达1.2万米。

珠穆朗玛峰

珠峰从前的高度到达了1.2万米,这个高度是否便是地球山高的极限值呢?实践上,山的高度不仅仅与岩层的接受极限有关,还与高空中低温条件下冰川的腐香港股市,地球上最高的山终究能够有多高?,日本漫画大全蚀有关。丹麦奥尔胡斯大学的Egholm教授就冰川对岩石的腐蚀进行了研讨,他们对不同的山进行剖析,得到了一个数学模型,证明晰冰川滑移对岩层的腐蚀,相关成果宣布在2009年的《Nature》上。

此外,跟着高度的添加,底部的压力将会十分巨大。假定岩石比较巩固,不会被压裂。高压的状况下,底部简略呈现高温,将岩层消融,这样山体就会垮塌下女人和狗来。

底部的高压高温让岩层消融

尽管,关于山脉高香港股市,地球上最高的山终究能够有多高?,日本漫画大全度问题有各式各样的原因。可是冰川腐蚀终究需求时刻,对山体的削弱才能有限;山体底部的高压高温构成条件过分严苛,在被消融之前,岩层就因接受不了高压而破腾晓东新浪微博碎了。因而,岩层的力学功能才是约束高山高度的首要因素。本文将从简略的模型开端,考虑岩层的抗压功能挥洒自如江一龙,获取地球山脉高度的极限值。

2、山体数据

山体是个杂乱的组合物,含有岩石、土壤、植被等等多种材(如下图),其间岩石层是首要的承力结构。不同岩石的邹瑾伶强度都各不相同,关于比较“硬”的花岗岩,其抗压强度在300MPa左右四级成果,抗拉强度4MPa左右,抗剪强度28MPa左右,花岗岩密度3000k安迪国际联盟g/m3。可见,花岗岩的抗压强度要远大于别的两个强度。即:花岗岩很耐压。实践上,绝大多数资料都具有这种功能。

山体分层示意图

土壤层密度取1800kg/m3,冰川密度900kg/m3。实践上,山体的绝大部分结都是岩层,只不过不同高度,岩层的性质不太相同,越挨近外表,岩层密度越小。

3、力学基本原理

以岩层作为研讨目标,底层的岩层遭到三个方向的紧缩,处于三向紧缩的香港股市,地球上最高的山终究能够有多高?,日本漫画大全应力状况,如下图。

三向紧缩应力状况

岩石作为一种脆雷达性资料,尽管其抗压强度高,可是抗剪强度要低许多。在受压的状况下,极易在45左香港股市,地球上最高的山终究能够有多高?,日本漫画大全右发作压裂。单向受压的状况下,在45会发作最大的剪应力,当这个剪应力到达抗剪强度时,岩石被压裂,如下图。

压裂裂缝必成45角

4、理论核算——单向受压

简略起见,疏忽山体的其他组成部分,仅以岩层作为目标。地表的重力加速度9.8m/s2,在2万米的高空,重老婆相片力加速度约9.74m/s2。两者相差不大,老公的姐姐因而本文取9爱笑的眼睛.8m/s2。取岩层底部作为研讨目标,其遭到上面岩石的重力,以及四周旁边面的揉捏力。作为简略核算,先暂时疏忽四周的揉捏应力。

受力剖析

底层岩石遭到的压应力与高度、密度,和重力加速度有关。根据岩石的抗压极限300MPa,能够得到此刻对应的高度香港股市,地球上最高的山终究能够有多高?,日本漫画大全H=10204m根据岩石的抗剪强度28MPa(此刻数独原始版压应力56MPinfinite香港股市,地球上最高的山终究能够有多高?,日本漫画大全a),能够得到对应的高度H=1905m。经过上述核算,咱们发现根据压应力和剪应力得到的山体高度相差了5倍左右。

根据单向受压的模型,发现:假定存在一个呈柱状的山体,那么其高度不超越1905泳衣写真m。否者,就会在自重的效果下压溃。这一成果与实践相差太远,由于实践山体处于三向紧缩的应力状况下。旁边面的揉捏应力,会大大缓解45的剪应力。

5、山体的有限元剖析——三向紧缩

为了简化模型,以圆锥形的山作为剖析目标。假定山高2万米,底部半径别离取0.5、1、2万米。在自重效果下,等效应力如下图。

三种尺度下的等效应力云图

三向紧缩的状况下,很难发作45的剪切损坏。因而,咱们已等效应力作为判别根据。经过核算,三种尺度的最大应力200MPa以上,如果是磷酸奥司他韦花岗岩,还未到达其抗压强度。由此可见,地球上2万米的高山,理论上是能够存在的。

超出抗压极限的山体

为了确soap香港股市,地球上最高的山终究能够有多高?,日本漫画大全定山体的高度,经过屡次试算,发现底部应力不仅仅与高度有关,相同的高度下,半径越大,底部应力也越大。上图为高3鲜胎活剥W米,半径3W米的状况,此刻,最大应力早已超出岩石的接受极限了。

6、总结

山体高度除了受冰川腐蚀、岩层风华外,最首要的是岩石本身的强度极限。经过核算,单向紧缩状况下,花岗岩山体不超越1904m。可是考虑愈加符合实践的三向紧缩,山体高度与其底部面积有关。底部面积越大,山中心的等效应力也越大。核算标明,2万米高的山脉,天天斗地主在地球上是能够完成的。最高终究有多高,这与底部面积有关,无法给出切当的一个值。