物理

如何不切实际的解决实际问题(选自兰道尔·门罗的《How To Randall Munroe 》)

好久没更新，很抱歉，不是没时间就是懒得更😅😅，总算来给你们更新了！

如何举办一场泳池派对？

你打算举办一场泳池派对。所有东西都齐了——零食、饮料、漂浮充气玩具、毛巾，还有那种先扔进泳池再跳进去拿回来的玩具。可是，就在办派对的前一天晚上，你总有一种挥之不去的焦虑，好像少了点儿什么。望向自家的庭院，你意识到了问题所在。

你没有泳池。

别慌。这个问题能解决。你只不过需要一些水，还有装水的容器。让我们先把容器搞定。

泳池主要有两种类型：地下的和地上的。

地下泳池

地下泳池，说白了，就是个花哨的洞。这样的泳池造起来更费功夫，但也更不容易在派对上坍塌。

如果你想造个地下泳池，请先参考第3章——如何挖一个坑。按照那一章的指示，挖一个大约6米宽、9米长、1.5米深的坑。挖好后，你最好弄点儿东西盖在墙上，以免泳池里的水变成泥浆或在派对结束前就流光。如果你手头有一大块塑料膜或防水布的话，就可以用它们，或者用喷涂式橡胶涂层，其中有一些是专门为锦鲤池的衬底设计的。你去买的时候就跟售货员说，你养了特大号的锦鲤。

我：这种喷涂式锦鲤池衬底，你们还有更多吗？

售货员：买这么多是要干吗？

我：我不知道附近哪些池塘有锦鲤，保险起见，我打算都喷一遍。

另一种方案：地上泳池

如果你不想选地下泳池，可以试试地上泳池。这种泳池的设计比较简单：

悲催的是，水太重了。找个曾经在地板上把鱼缸灌满然后想把它搬到桌子上的人问一问，你就知道了。引力把水往下拉，但地板以同样大的力往上推。结果，水压被导向外侧，冲向池壁，导致池壁往各个方向拉伸。这种张力叫作“环向应力”，在池壁的底部，也就是水压最强的地方，环向应力最强。如果环向应力超过了池壁的抗张强度，泳池就会塌[1]。

咔啦

让我们挑选一种可能的材料，比如铝箔吧。用铝箔当池壁，水要到多深才能把它冲垮？使用环向应力的公式，我们就能解决这个问题，以及其他许多关于泳池设计的问题：

环向应力 = 水深 × 水的密度 × 地球引力 × \frac{泳池半径}{墙的厚度}

让我们把铝箔的参数代入这个公式。铝的抗张强度约为300兆帕（MPa），而铝箔的厚度约为0.02毫米。如果我们的泳池直径为9米，就会有足够的空间玩游戏。再把这些数值代入环向应力公式，计算后就能得出，我们波光粼粼的泳池里要装多少水，才能让环向应力等于铝的抗张强度，以免泳池塌掉：

经计算，泳池水深≈13.6cm

很遗憾，水深13.6厘米的泳池大概没法办派对。

如果我们把薄薄的铝箔换成2.5厘米厚的木板，那得出的数字就大多了。木头的抗张强度不如铝箔，但是它的厚度弥补了这个缺点，因此足以容纳22.8米深的水。假如你手头碰巧有个直径约为9米、厚度为2.5厘米的木头圆筒，那可真不错！

我：谁有直径9米、壁厚2.5厘米的木头圆筒？

朋友1：没有。没有。

朋友2：我有一个，但我正拿它当花盆装我的“世界之树”。

你也可以变换这个等式，计算出你想要的水深究竟需要多厚的池壁。比如，我们想要1米深的水，已知某种材料的抗张强度，这个新公式就能告诉我们，承载这些水所需的最小池壁厚度：

池壁厚度 = \frac{水深 × 水的密度 × 引力 × 泳池半径}{池壁抗张强度}

物理学的伟大之处在于，你可以用它计算任何你想算的东西，哪怕非常荒谬。物理学不在乎你的问题有多奇怪，它只给出答案，不作评判。比方说，根据巨细无遗的456页手册《奶酪流变学与材质》中记载，硬格鲁耶尔奶酪的抗张强度为70千帕。我们把它代入公式里！

池壁厚度 =(此处不展示)

好消息！0.63米厚的奶酪墙就能打造你的泳池！坏消息是，你可能很难说服别人跳进去。

欢迎来到我的泳池派对！

这是……格鲁耶尔奶酪？

没错！我先试了瑞士大孔奶酪，那可真不行。

考虑到关于奶酪的实际问题，你还是选择塑料或者玻璃纤维这些传统材料比较好。玻璃纤维的抗张强度可达150兆帕，这意味着1毫米厚的池壁就足以支撑泳池里的水，还绰绰有余。

搞来一些水

现在，不管是地下的还是地上的，你总算有了泳池。接下来，你需要水。多少水呢？

标准的后院地下泳池大小不一，但是能装下跳水板的中型泳池大概能装75 000升水。

如果你家有花园水管，刚好还连在市政自来水边上，就可以灌满你的泳池。至于能不能很快地灌满泳池，就要看你的水管流速了。

假如水压够高，还有大直径的水管，水的流速为50升/分，一天时间差不多就能灌满泳池了。如果流速太慢，或者你只有井水（可能在灌满泳池之前，水就用完了），那么你就得采用其他方案了。

我：我有个主意！

朋友：坏吗？

我：坏极了。

网购矿泉水

在很多地方，像亚马逊这样的在线零售商提供当日送达服务。24瓶一箱的斐济矿泉水现在大概卖25美元。如果你拿得出15万美元（可能还要加上大约10万美元的快递费），就可以直接订购一个瓶装的泳池。还有额外奖励：你新泳池里的水都是从斐济运来的。

这会带来一个新的挑战。当水被运到的时候，你得把它全部倒进泳池里。这恐怕比你想象的要难。你当然可以拧开瓶盖，一瓶一瓶地把水倒进池子里，但每瓶至少需要你花上几秒钟。你要打开15万瓶水，可是一天只有8.64万秒，所以你在每瓶水上花费的时间不能超过1秒钟。

[1] 实际上，墙很可能早在那之前就塌了，因为材料本身及其特殊的“屈服曲线”并不均匀。不过我们可以用简单的抗张强度作为近似。

后面的还会更新，敬请期待！

实在是没时间，14号有要走了，什么时候回来都不知道！😅😅🤣🤣