向马里亚纳海沟扔一块砖头，需要多久才能沉到海底？

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最近，许多登山爱好者聚集在尼泊尔，准备在这个最好的登山时节登上世界最高峰——珠穆朗玛峰。珠穆朗玛峰的海拔足足有8844.43米，是世界上海拔最高的山峰，登山珠穆朗玛峰就意味着登上了世界之巅，可以俯瞰整个世界。那么，我们不禁会想，世界上最深的海洋在哪里，它又有多深呢？

在亚洲大陆和澳大利亚之间，有一处叫做马里亚纳海沟的区域，根据前苏联科学家的探测，它的深度大约有11929米，换句话说，把整个珠穆朗玛峰填到马里亚纳海沟里，它还会有超过3000米的深度。这样的深度是我们很难凭空想象出来的。那么，如果我们把一块普通的砖头扔进海里，它能沉到马里亚纳海沟的底部吗？如何可以，又需要多久的时间呢？

通常来说，水的密度是1000Kg/m，而在海水中，由于盐的存在，海水的密度会比普通的水大，一般而言，海水的密度会在1020~1070Kg/m之间。除此之外，影响海水密度的另一个重要因素就是深度。随着深度的增加，海水所受到的压力也会越来越大，大约每下降10米，海水的密度都会增加一百万分之四十六，这个变化对我们来说几乎可以忽略不计。

然而在马里亚纳海沟的底部，物体所受到的压力大约相当于地表的1100倍。这样大的压力是一个什么样的概念呢？这就好比在陆地上，我们被200辆卡车压着的感觉。在如此巨大的压力之下，马里亚纳海沟的水的密度大约会增加5%~6%，不会超过1100Kg/m。而普通砖的密度都在1800Kg/m以上，随着深度的增加，海水会将砖的体积压缩的更小，密度也会更大。所以，砖是可以沉到海底的，由于表面受力均匀，砖也不大可能会被压碎。

那砖头沉到马里亚纳海沟底部需要多久呢？在海水中，砖主要受到三个力的作用，重力，海水对它的浮力，下降过程中海水对砖头的摩擦阻力。其中，砖的重力我们可以认为是恒定的，即G=mg，其中m是砖头的质量，g是重力加速度。F（浮）=ρgV，其中ρ为海水的密度，V为砖头的体积，g同上。而海水的摩擦阻力F（阻）=1/2ρvSCd，其中v为砖头的终端速度，S为砖头的摩擦面积，Cd为阻力系数。

从上面的公式中我们可以看出，随着砖头下降速度的加快，它所受到的阻力也会越来越大，导致加速度越来越小，当G=F（浮）+F（阻）时，砖头的速度便不再增加，将会匀速沉向海底。普通砖的重量大约是2.6Kg，g取9.8m/s，通过代入计算，我们得知砖头的终极速度大约是2.7m/s。砖头在海水中的运动就可以大致分为两个阶段，第一个阶段是加速运动阶段，第二个阶段是近似匀速运动阶段。

通过方程可以计算出，砖头从海面沉到海底大约需要4036秒，也就是67分钟多一点。我们不妨做一个有趣的计算，如果我们从珠穆朗玛峰向马里亚纳海沟扔下一块砖头，从世界之巅到世界之底需要多久呢？如果忽略空气阻力，根据力学运动方程s=1/2gt，t=42s。可见，从最高峰掉到最低谷不过区区一个多小时的时间，这给了我们什么样的启示呢？