如果把一塊磚頭扔向馬里亞納海溝，那它會(huì)沉到海底嗎？如果磚頭會(huì)沉到海底，那又需要多長(zhǎng)的時(shí)間？

磚頭能不能沉到1.1萬(wàn)米深的馬里亞納海溝底部，取決于磚頭的密度大小。如果磚頭的密度大于水，則磚頭會(huì)沉到海底，反之，磚頭不會(huì)沉到海底。

這里以標(biāo)準(zhǔn)磚為例，這種磚頭的密度約為1.8克/立方厘米，這要大于常壓下海水的密度（1.03克/立方厘米）。不過(guò)，隨著海水深度的增加，越往下的水受到的擠壓作用越強(qiáng)（壓強(qiáng)越高），這意味著密度也會(huì)更大，那么，深海中水的密度會(huì)超過(guò)磚頭的密度嗎？

對(duì)于液態(tài)水而言，每增加一個(gè)大氣壓（大約為0.1 MPa或者100 KPa），水的密度差不多會(huì)增加百萬(wàn)分之46?？梢?jiàn)，液態(tài)水很難壓縮，隨著大氣壓的增加，密度只會(huì)輕微變大。

另一方面，海水的深度每增加10米，壓強(qiáng)就會(huì)相應(yīng)增加一個(gè)大氣壓。由于馬里亞納海溝的深度約為1.1萬(wàn)米，所以底部的壓強(qiáng)為地表大氣壓的1100倍。這意味著馬里亞納海溝底部海水的密度大約會(huì)增加5%，即為1.08克/立方厘米。另外，溫度還會(huì)影響海水的密度。但不管怎樣，無(wú)論多深的海水密度都會(huì)低于磚頭的密度。因此，磚頭會(huì)一直往下沉，直至抵達(dá)馬里亞納海溝的底部。那么，磚頭所需的下沉?xí)r間是多久呢？

為了簡(jiǎn)便計(jì)算，這里假設(shè)在海水阻力的作用下，磚頭很快就能達(dá)到受力平衡，此時(shí)的速度即為終端速度，磚頭將會(huì)以這個(gè)速度勻速下沉。磚頭在下沉的過(guò)程中，總共會(huì)受到3個(gè)力的作用：

（1）重力：G=mg，其中m為磚頭的質(zhì)量，g為重力加速度；

（2）海水的浮力：Fb=ρgV，其中ρ為海水的密度，V為磚頭的體積；

（3）海水的阻力：Ff=1/2ρv^2ACd，其中v為磚頭的終端速度，A為磚頭的投影面積，Cd為阻力系數(shù)。

可以看到，在磚頭下沉的過(guò)程中，隨著速度的不斷增加，只有阻力會(huì)隨著持續(xù)增加。當(dāng)磚頭的速度達(dá)到終端速度之時(shí)，阻力會(huì)增加到使得磚頭達(dá)到受力平衡，則可得如下關(guān)系式：

G-Fb-Ff=0

對(duì)上式進(jìn)行化簡(jiǎn)之后，可以得到磚頭的終端速度計(jì)算公式為：

標(biāo)準(zhǔn)磚的尺寸為240毫米×115毫米×53毫米，質(zhì)量約為2.63千克。假設(shè)磚頭以面積最小的那一側(cè)向下沉，那么，磚頭的投影面積為6095平方毫米。另外，阻力系數(shù)取值為0.47。由此可以算出磚頭的終端速度約為2.73米/秒，所以磚頭沉到馬里亞納海溝的底部最快需要大約67分鐘的時(shí)間。如果用磚頭面積最大的那一側(cè)下沉，則終末速度約為1.28米/秒，所以沉到海底的時(shí)間約為2.4小時(shí)。