核心概念
物理學
氣體
壓力
吸力
引言
你認為只用你周圍的空氣就能折斷一把木尺嗎？如果再加上一張報紙和一隻手呢？在這個酷炫的物理演示中，你將僅用報紙和一隻手，利用大氣壓的強大力量來折斷尺子。
背景
我們的大氣層是一層厚達近125公里的氣體覆蓋層，就像宇宙中的所有物質一樣，我們大氣中的空氣（由分子組成）也具有質量。引力會拉動任何有質量的東西——即使它像空氣一樣“輕”！而且因為我們站在大部分質量的下方，所以我們體驗到了這種壓力——我們只是沒有注意到它，因為它一直存在。
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那麼你的身體如何應對這種強大的壓力呢？它會產生自己的內部壓力來反推。如果你曾經在前往更高海拔時注意到鼻竇或內耳的壓力積聚，那是因為你的身體最初在這些空間裡充滿了適量的空氣，以匹配你在較低海拔時所經歷的大氣壓。你可能也知道你可以捏住鼻子並用力呼氣來“彈出”你的耳朵（不建議這樣做！）；這有助於平衡你頭骨內的壓力與周圍大氣的壓力，因為後者會隨著海拔的變化而變化。
更大的壓力也會導致更高的空氣分子密度——也就是說，更多的分子被擠入更小的空間。這就是為什麼運動員在海平面表現更好的原因：每次呼吸的空氣都含有更多的氧分子。這種壓力-密度關係也反向起作用：密度的變化會影響壓力。當氣體的密度上升時，它產生的壓力也會上升；當密度下降時，壓力也會下降。在進行以下實驗時請記住這種關係。
材料
• 大型、寬幅報紙
• 一到兩根可以折斷的薄木尺或米尺。（避免使用塑膠，避免使用嵌入金屬條的尺子。）
• 堅固的桌子
步驟
• 將木尺或米尺放在桌子上，使其長度略小於一半延伸到桌子邊緣之外。（例如，如果使用尺子，則允許大約五英寸延伸到桌子邊緣之外。）
• 在尺子上找到一個位於桌子邊緣外約三英寸的位置。
• 在沒有支撐尺子另一側的情況下，用你的最佳刀手或空手道手掌，擊打尺子突出端的這個位置，確保用你手掌柔軟的部分擊打。（並注意飛起的尺子！）不要用你的非慣用手支撐尺子。當你擊打尺子時會發生什麼？你認為這是為什麼？嘗試識別各種作用力。
• 從地上拿起尺子，並像第一步那樣將其放在桌子邊緣。
• 接下來，展開報紙，用兩張重疊的紙覆蓋尺子接觸桌子的部分。撫平報紙，以減少桌子和報紙之間空間中存在的氣穴。（你肯定無法建立一個完全密封的密封，但盡力而為！）再次確保尺子的適當長度延伸到桌子邊緣之外。
• 在尺子上找到一個位於桌子邊緣外約三英寸的位置。你認為現在當你嘗試“砍”它後，尺子會發生什麼？
• 用你最好的力量擊打尺子。（同樣，除了壓平的報紙外，不允許其他支撐！）。這次尺子發生了什麼？你認為這是為什麼？
• 如果尺子沒有斷裂，請再次嘗試，務必將報紙撫平，並使用快速有力的劈砍。如果你的手受傷了，請讓成年人自願進行劈砍。
觀察和結果
如果在利用報紙的試驗中，你足夠堅定而尖銳地擊打尺子，你應該能夠將其折斷！為什麼？你可能推斷出這與尺子從桌子上抬起的一端必須抬起一大張報紙有關。報紙本身不是很重，但它必須抵抗大量稠密的空氣，這些空氣會抵抗其運動的變化（一個被稱為慣性的概念）。
正如你從這項活動中看到（和感覺到！）的那樣，我們大氣中的氣體並非完全可以被輕易推開！如果你曾經把杯狀的手伸出移動的汽車窗外，並將其傾斜以對抗空氣，你就會知道這一點。其單個分子的慣性和這些分子之間的持續碰撞阻止了氣體在固體物體透過時僅僅飛開。事實上，科學家將氣體描述為粘性的——它們抵抗其他力量的變形。在這方面，空氣並不完全像糖漿，但它仍然是一種不可忽視的力量。
一種更強大的反作用於你對尺子的劈砍的力量是吸力。你是否想過吸盤如何能夠如此牢固地粘住？“吸力”可能是一個誤導的概念。與其將其視為一種“拉力”，你可能更願意將其視為來自大氣壓的“推力”。這樣想——在給定的海拔高度，氣壓會對物體的所有暴露表面施加相同大小的力。空氣會壓在我們皮膚的每一寸地方——它不僅僅會壓在我們頭骨的頂部。這意味著你報紙與空氣接觸的每一寸地方都會受到相同量的氣壓——也就是說，直到報紙從桌子上抬起。由於空氣無法非常快速地移動到報紙和桌子之間擴大的空間中，因此該空間中的分子必須暫時佔據更多的空間。因此，該空間的密度下降，壓力也隨之下降。實際上，你正在報紙和桌子之間的空間中建立一個區域性真空（低壓區域）。當大氣壓反向推壓這個低壓區域時，它會抵消尺子的旋轉，導致它斷成兩半！
更多探索
“為什麼你的耳朵會彈出（以及如果它們沒有彈出該怎麼辦）”，來自Gizmodo
空氣的驚人力量，來自Brusspup
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使用報紙和大氣壓折斷尺子，來自Education.com
這項活動由 Education.com合作推出