2020年 ， 我国研发的“奋斗者”号载人潜水器成功进入太平洋最神秘的马里亚纳海沟 ， 触底深度10909米 ， 意味着我国又创造了一个载人深潜新记录 。 说起鼎鼎大名的马里亚纳海沟 ， 瞬间勾起了我们对海底的好奇心 。
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马里亚纳海沟是海洋中最深的海沟 ， 最深处达到1.1万米 ， 它就像地球最高的山峰珠穆朗玛峰一样让人好奇 ， 有人曾提出一个奇葩的问题：如果往马里亚纳海沟扔一块重1公斤球状石头 ， 石球需要多长时间才能沉入海底呢 ， 1个小时够吗？看完受益匪浅 。
在回答这个问题前 ， 我们先要知道海水密度和石头密度 ， 水是地球表面最多的物质 ， 随处可见 ， 无孔不入 ， 但是淡水密度却只有1克/每立方厘米 ， 不过由于海水中掺入了大量矿物质 ， 密度可达到1.025克每立方厘米 。
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当然 ， 水温也会对水密度有一定影响 ， 开水密度明显比冷水密度要小 ， 但由于海水上下层温度变化不大 ， 温差一般不超过20℃ ， 海水密度变化也不是很大 ， 所以一直用1.025克每立方厘米来计算 ， 要不然没法算清楚了 。
还有一点 ， 水越深水压就越大 ， 每增加10米水压就相应增加一个标准大气压 ， 所以在马里亚纳海沟 ， 水压相当于1100个标准大气压 ， 即便如此 ， 水的密度变化也不会太大 ， 最多增加5% ， 1.077克/立方厘米 ， 还是没有什么变化 ， 我们忽略不计 。
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一个物体能否沉入海底主要看它的密度是否比水大 ， 众所周知 ， 石头的密度比水大 ， 但是不同的石头密度有所不同 ， 有的石头密度可能超过3.5克每立方厘米 ， 有的石头密度可能只有2克每立方厘米 ， 这里 ， 我们就以2.5克每立方厘米来计算 。
石头密度比海水的密度大得多 ， 两倍还不止 ， 所以扔到海洋的石球能快速下沉 ， 只要你扔得够准 ， 肯定可以抵达1.1万米深的马里亚纳海沟 ， 那么石球需要多久才能抵达海底呢？我们只需要算出石球的下沉速度 ， 就可以得出时间了 。
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根据牛顿定律 ， 不论物体是在运动还是静止 ， 都会受力 ， 比如一颗滑落地球的流星至少受到三种力 ， 重力 ， 空气摩擦力和浮力 ， 那么在海洋中下沉的石球也受到三种力 ， 重力 ， 海水浮力和海水摩擦力（阻力） 。
无论是在空气中还是在水中 ， 重力一直垂直向下 ， 作为重力的反作用力的浮力和摩擦力则方向相反 ， 垂直向上 。 石球在海水中下沉时 ， 速度开始由慢变快 ， 很快就达到匀速运动状态 ， 也就是说合力为零 ， 即重力（G)=浮力(F)+阻力(Ff) 。
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石球重量为1公斤 ， 石球密度2.5克每立方厘米是已知的 ， 我们算出石球体积V为400立方厘米 ， 根据球体积计算公式V=(4/3)πr^3 ， 得出石球半径为4.57厘米 。
重力计算公式为G=mg ， G为重力符号 ， m是石球的重量 ， g是一个固定常数9.8牛/千克 ， 石球重量为一公斤 ， 所以G为9.8牛 。
物体在海水中浮力公式为F=ρgV ， F为海水浮力 ， ρ为海水密度 ， V为石球体积 ， g为9.8牛/千克 ， ρ=1.025克/立方厘米=0.001025千克/立方厘米 ， V=400立方厘米 ， 得出F为4.018牛 。
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物体在海水中的阻力公式Ff=1/2ρv^2ACd ， ρ为海水密度1.025克/立方厘米 ， v为石球速度 ， 单位为厘米/秒 ， A为石球的横切面积 ， 根据石球半径4.57厘米 ， 得出A=65.612平方厘米 ， Cd一般取值为0.47 ， 但只有v不知道 。
根据合力公式重力（G)=浮力(F)+阻力(Ff) ， 可以得出石头在海水中下沉速度v的公式：
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把相关数据代进来 ， 比如重力（G)=9.8牛 ， 浮力(F)=4.018牛 ， A=65.612平方厘米 ， Cd=0.47 ， ρ=1.025克/立方厘米 ， 可以算出v=365.85厘米/秒=3.6585米/秒 。
知道石球在海水中的下沉速度 ， 这下就好办了 ， 很快就可以算出抵达1.1万米深海底所需时间 ， 大约需要3006秒 ， 约等于50分钟 。
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当然这只是一个估算数值 ， 因为我们还有一个情况忽略了 ， 石球开始从水面下沉 ， 由慢变快 ， 然后到匀速运动 ， 但为了方便计算 ， 我们就是3.6585米/秒的速度 ， 其实一开始并没有这么快 。
【马里亚纳海沟|向海洋扔1公斤重石球，要多久抵达1.1万米海底，1小时够吗？】总之 ， 一个球状石头从海面抵达1.1万米海底大约需要50分钟 ， 根本要不了1个小时 。 看完后 ， 你是否有很大的收获呢？有趣有料的科学内容请关注唯一的微信公众号：有趣探索
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