把一块砖头丢进马里亚纳海沟，多久能沉到海底？砖头会被压碎吗？

　　马里亚纳海沟位于太平洋马里亚纳群岛附近，是地球上已知的海洋最深处，假如我们把一块砖头丢进马里亚纳海沟，那么这块砖头需要多久能沉到海底呢？在讨论这个问题之前，我们需要先来确定一下砖头会不会被压碎。
　　在马里亚纳海沟的高压环境中，砖头会被压碎吗？
　　通常来讲，普通的砖头按照抗压强度可以划分MU10、MU15、MU20、MU25以及MU30五个等级，其中抗压强度最高的是MU30，其抗压强度平均值为30Mpa，也就是说，当砖头受到的压强超过了30Mpa的时候，就可能会被压碎。
　　另一方面来讲，海洋的水深每增加10米，海水中的压强就会增加约1个大气压，而马里亚纳海沟最深处可达11千米，在这里的压强可达到1100个大气压，也就是110MPa，这相当于每平方厘米的面积，会承受1.1吨的重量。
　　可以看到，马里亚纳海沟底部的压强远远超过了普遍砖头的抗压强度，那这是否说明砖头会被压碎呢？
　　其实不然，这是因为上述的30Mpa是指砖头在单向受压和双向受压的情况下，而当砖头在海水中的时候，砖头在各个方向所受到的压力都是均匀的，这是属于三向受压，相对于单向受压和双向受压，物体在三向受压的情况下，其抗压强度要高出好几个数量级。
　　除此之外，砖头的构造较为疏松，在它被丢进海洋中之后，海水会迅速地渗入其中，而由于海洋中的压力是由海水来传递的，并且海水向各个方向传递的压力都是一样的，因此砖头在被海水渗入之后，砖头就更不会被压碎了。这块砖头多久能沉到海底？
　　普通砖头的密度大约每立方厘米1.8克，这远远大于海水的密度，因此砖头肯定是会一直沉到海底的，在不考虑其他干扰因素（如海水流动、海洋生物碰撞等等）的情况下，砖头在沉向海底的过程中主要会受到重力（G）、海水的浮力（F浮）以及海水的阻力（F阻）这三种力的作用。
　　在砖头被丢入海水之后，其受到的重力比浮力更大，因此重力和浮力的合力方向为向下，在这个合力的作用下，砖头就会加速向海底下沉。
　　然而海水却会对砖头产生阻力，其方向是向上的，砖头下沉的速度越快，海水对它产生的阻力就越强，所以在经过一段时间之后，砖头所受到的这三种力就会达成平衡，在这种情况下，它就会以一个固定的速度向海底下沉，这个速度也被称为＂终端速度＂，这是可以计算出来的。
　　重力可通过＂G = mg＂来计算，海水的浮力可通过＂F浮 = ρgV＂来计算（其中m为砖头质量，g为地球重力加速度，ρ为海水的密度，V为砖头的体积）。
　　海水阻力的计算公式为＂F阻 = CρSv^2/2＂（其中C为海水的阻力系数，S为砖头的特征面积（我们可以将其理解为＂迎水面＂），ρ为海水的密度，v为砖头的下沉速度）。
　　当砖头达到终端速度（v）的时候，它所受到的重力就刚好等于海水的浮力加上海水的阻力，也就是＂G = F浮 + F阻＂，所以我们就可以得出终端速度（v）的计算公式，即＂v =  [2(mg - ρgV）/CρS]＂。
　　一块普通砖头的标准尺寸为：长240毫米、宽115毫米、高53毫米，其体积为0.0014628立方米，按密度为1.8克/立方厘米来计算，其质量（m）约为2.633千克，我们将g取值为9.8，海水的密度（ρ）取值为1030千克/立方米（这里忽略海水密度随水深的细微变化），海水的阻力系数（C）取值为0.47。
　　需要注意的是，在砖头沉入海底的过程中，上述公式中的S（即特征面积）并不固定，它的最大值为＂砖头的长度 x 砖头的宽度 = 0.0276平方米＂，最小值则为＂砖头的宽度 x 砖头的高度 = 0.006095平方米＂。
　　将以上数据代入＂v =  [2(mg - ρgV）/CρS]＂就可以得出，砖头的终端速度最大值约为2.73米/秒，最小值约为1.28米/秒。
　　可以看到，即使是最大值也是一个很小的速度，这就意味着，砖头被丢进海水之后只需要很短的时间里就能达到终端速度，所以我们可以粗略地认为，砖头在沉入海底的过程中一直在以终端速度进行匀速下沉。
　　至此我们就可以给出结论了，假如把一块砖头丢进马里亚纳海沟，并且这块砖头能够一直沉到最深处（即11千米），那么它需要的最短时间大约为4029秒，最长时间则大约为8594秒，当然了，这块砖头是不会被压碎的。
　　好了，今天我们就先讲到这里，欢迎大家关注我们，我们下次再见。