乘客手肘一碰飞机窗户就裂开,为什么透明胶贴贴还能继续飞?

作者: 苏澄宇

来源: 把科学带回家

发布日期: 2024-08-21 06:01:10

文章讲述了乘客在飞机上意外导致窗户裂开的事件,并解释了为什么这种情况不会影响飞行安全。主要原因是裂开的是窗户内层的塑料保护膜,而非结构性的窗户材料。文章还介绍了飞机窗户的多层结构设计及其保护膜的作用和材料特性。此外,文章还涉及了马和牛的蹄子结构及其保护措施,以及跑步和走路的能量消耗差异。

乘客手肘一碰飞机窗户就裂开,为什么透明胶贴贴还能继续飞?2022年,一名乘客在西南航空的一次航班上拍摄了一段TikTok视频。根据视频,当时她登上了从亚利桑那州图森飞往拉斯维加斯的西南航空班机。在飞行途中,发生了一件让她惊魂未定的意外。她刚想放松一下,将手肘轻轻地靠在旁边的窗户上。就在这一瞬间,意想不到的事情发生了:窗户裂开了。

重点是,她之后在找来了空乘人员,想知道是否会影响机舱的安全,但空乘人员和她说没事的,机舱压力没有问题,他们可以安全地完成飞往拉斯维加斯的航班,可以更换座位。为什么飞机窗户“裂开”了都没事?其实,这里裂开的不是窗户的主要结构,而是内层的塑料膜。飞机窗户的主要结构通常由多层拉伸的丙烯酸材料制成,这种材料具有高强度、耐久性、重量轻且透明度好的特点。

每个窗户通常包含至少两层——外层承受大部分的飞行压力,而内层则作为一旦外层破裂时的备用防护。这种设计使得即使外层破损,内层仍能保持飞机的内部压力稳定。而在窗户内侧的那层是塑料保护膜(protective film),功能类似于手机的贴膜,这并非窗户的结构性材料,所以裂开了也没啥事。

2019年,一名乘客在搭乘印度的从孟买飞往德里的航班时,发现靠窗位置的窗户裂开了,上面贴上了透明胶带,并无太大的问题,也是一样的道理。塑料膜通常由聚乙烯(PE)或聚丙烯(PP)等材料制成。这些材料具有良好的韧性和透明度,易于粘附和撕除。表面保护膜的概念最早出现在20世纪中期,随着工业生产效率和精度的提高,对保护高精密零件表面的需求也越来越大。

这种膜的发明主要是为了应对在制造和装配过程中,易受损零件表面可能会遭受的意外损伤。表面保护膜最初用于金属和玻璃制品的保护,在航空航天工业的发展中,这种技术迅速被采用,用于保护飞机窗户、座舱罩、机身表面以及其他关键部件的表面。随着材料科学的发展,这些保护膜逐渐演变为由高分子材料制成的薄膜,具有较强的附着力和抗撕裂性,但在不损坏表面的情况下仍能轻松去除。

飞机窗户在安装到机身前,会被覆上这种保护膜,以防止在处理和安装过程中可能发生的意外划痕。那为什么保护膜会裂开呢?当保护膜材料经过长时间的使用后,可能已经老化。飞机窗户的保护膜长期暴露在阳光紫外线下,材料中的聚合物链会吸收紫外线能量。这种能量足以打破聚合物的化学键,特别是C-H和C-C键。这种现象称为光氧化,会导致聚合物链断裂,形成自由基。

自由基进一步与氧气反应,产生过氧化物,并引发链式反应,最终导致材料的脆化。加上长时间的热氧化反应、机械应力与疲劳等一系列外部环境因素和内部结构的作用,保护的塑料膜料会变脆,失去原有的弹性和韧性。这也是为什么即使轻微的物理接触,如乘客的手肘,可能会导致已经老化的塑料膜破裂。马的蹄子是一个完整的硬质结构,并且会不断生长。在野外,马匹通过在各种地形上持续移动,自然地磨损蹄子,以保持蹄子的健康。

然而,驯养的马通常生活在不能充分磨损蹄子的环境中,并且它们经常参与骑乘、赛马和拉载重物等活动,这会导致蹄子过度磨损或不均匀磨损。铁蹄可以提供必要的保护和支持,防止过度磨损并减少受伤的风险。同时,铁蹄还可以提高马在各种地面上的牵引力,这对那些从事高强度活动的马来说尤为重要。而牛的蹄子是分成两部分的裂蹄,这些蹄子比马蹄更柔软且更有弹性,可以适应不同的地面而无需额外的保护。

牛通常生活在较为柔软的草地环境中,并且不像马那样需要进行高强度的体力活动。因此,它们的蹄子不会承受同样的压力,通常只需要定期修剪即可保持健康。在历史上,当牛(特别是用作役畜的牛)被用作拉车或其他重活时,它们有时会被钉上特殊的蹄铁,但这种做法现在已经很少使用了。跑步的能量消耗比走路高,部分原因是跑步时身体需要更大力度地抵抗重力和保持平衡。

跑步时,肌肉需要在更短的时间内生成更大的力来推动身体前进,这增加了肌肉收缩的频率和强度。具体来说,跑步时每一步所需的力生成速度更快,肌肉的代谢活动也因此更为剧烈。在跑步时,髋关节和脚踝的肌肉在推动身体前进中起着重要作用。与走路相比,跑步时髋部肌肉的能量效率较低,消耗的代谢能量更高。这是因为髋部肌肉在负机械功的过程中效率较低,需要更多的能量来完成相同的正功(如伸展或抬腿)。

在跑步中,较大的竖直振荡导致更多的能量被用来克服地心引力,从而增加了总能量消耗。另外,跑步也会激活更多的无氧代谢途径,特别是在高强度的短跑中,这些途径迅速生成能量但也会产生乳酸作为副产物。这种代谢方式虽然能够迅速提供能量,但也是为什么跑步在短时间内比走路消耗更多卡路里的原因之一。

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