邊

玩

邊

學(xué)

玩彈珠也能學(xué)習(xí)宇宙原理？沒有瓶蓋，也能讓倒置水瓶里的水流不出來？怎么讓冰塊實現(xiàn)彈跳運動？今天，跟教育小微一起做幾個好玩又簡單的小實驗，再一起看看小實驗背后的硬核原理~

玩彈珠，也能探索宇宙

實驗器材準(zhǔn)備

杯子、鋼珠（任意球體）、桌布、圓形鏤空板

實驗過程

首先將桌布蓋到鏤空板上，然后在中間放一些鋼珠使中間凹陷。

讓一顆鋼珠路過，兩顆鋼珠路過......

同時扔下兩顆鋼珠，三顆鋼珠......

哎？發(fā)生了什么？

原理解說

早在1687年，牛頓在其《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》中便提出了萬有引力定律，解釋了天體的運動。萬有引力公式如下：

兩個物體之間的吸引力正比于兩個物體的質(zhì)量，反比于二者距離的平方。在萬有引力的作用下，形成了豐富多彩的天體運動。

本次實驗使用桌布模擬物體之間的吸引力。因為重物會使桌布凹陷，將鋼珠放在凹陷的桌布上時，重力分量會使鋼珠向下滾。于是兩個物體就會因為桌布的形變而相互靠近，這就模擬了重物之間的吸引力。但是需要提醒大家，桌布和引力完全不沾邊，本實驗只能在玩一玩的程度上說明問題。

如果我們將中心的質(zhì)量看做恒星，外圍的質(zhì)量看做行星的話。當(dāng)行星速度不大，被束縛在恒星的引力場中，就會因為能量的逐漸減少而墜向恒星。

如果宇宙中有兩個天體，它們就會先繞著對方旋轉(zhuǎn)，最后因為能量的減小而合并。

如果物體速度足夠快可以逃離大質(zhì)量天體的引力場，那么物體的運動路徑就會因為通過了引力場而彎折。特別的，光在經(jīng)過大質(zhì)量天體附近時也會彎曲，就好像經(jīng)過透鏡一般，人們把光的這種現(xiàn)象稱為引力透鏡效應(yīng)。盡管有人嘗試過使用牛頓力學(xué)解釋此現(xiàn)象，但直到愛因斯坦使用廣義相對論才給出了正確解釋，引力透鏡現(xiàn)象便作為廣義相對論正確的證據(jù)具有非常重要的地位。隨著理論和技術(shù)的發(fā)展，引力透鏡在現(xiàn)代天文學(xué)中也發(fā)揮著獨一無二的作用。

沒瓶蓋，倒置水瓶會......

實驗器材準(zhǔn)備

杯子、乒乓球、塑料瓶、撲克牌、瓶蓋、紙巾

實驗過程

首先將塑料瓶灌滿水。

然后將乒乓球放置在瓶口，再將整體緩緩倒置

乒乓球非但沒有被水沖下來，反而被牢牢地“按”在瓶口動彈不得。

把乒乓球換成杯蓋、撲克牌，可以得到類似的現(xiàn)象。

同樣是裝滿水，放上紙巾會發(fā)生什么呢？

可以看到雖然紙巾被浸濕了，但水仍然不能滴落下來。

這是為什么呢？

原理解說

空氣擁有十萬多帕的大氣壓，像是專門為我們準(zhǔn)備的禮物。氣象觀測，工程制造，日常生活，大氣壓的應(yīng)用被層層打開，可以盡情地享用。在掛勾吸盤上掛上一條毛巾，喝一杯抽水機抽上來的水，吸一口新鮮的空氣，給飛機測個速。

就像我們，身在大氣，我們也侵占了周圍大氣的地盤，大氣會從四面八方給我們施加壓力。這個壓力大到可以壓起十幾米高的水。所以水沒有流出來，原因只有三個，氣壓，氣壓，還是氣壓（還有密封性~）。

因為大氣，我們不再依賴瓶蓋，甚至不用再去擰瓶蓋。解放我們的雙手，創(chuàng)造無限的未來。

讓冰塊，在杯中“跳舞”

實驗器材準(zhǔn)備

杯子、食用油、冰塊、筷子

實驗過程

在杯中倒入適量食用油，用筷子將冰塊緩緩放入油中。

剛放入的冰塊會懸浮在上方，如果沒有懸浮的話，可能是冰塊表面的水沒有擦干。

調(diào)整冰塊的空間取向，使其尖端朝下，方便水與冰塊分離。

神奇的現(xiàn)象發(fā)生了，隨著冰塊不斷融化，冰塊自身開始在油中上下“反復(fù)橫跳”。

一開始運動的幅度較小，隨著水滴占冰塊重量的比重越來越大，冰塊運動的幅度也變大，最后沉到最下方。

本實驗的關(guān)鍵在于讓水滴與冰塊及時分開。在有限的條件下，冰塊的形狀和空間取向就很重要了。感興趣的小伙伴可以多試幾次~

那冰塊在杯中“跳舞”的原理是什么呢？

原理解說

冰與油有著相近的密度，所以放進油里可以懸浮。食用油的溫度為室溫高于零度，因此冰塊開始融化擋也擋不住。冰塊融化時表面會附上一層水，整體的密度變大所以開始下墜。水在冰塊底部會凝聚成一滴水珠，水珠變大了再也不能被冰塊吸附。沒了水的冰塊密度恢復(fù)如初，受浮力的作用開始迅速上浮。新融化的水逐漸現(xiàn)出，前面的過程循環(huán)往復(fù)，油里的冰塊就上浮下墜。

信息來源：中科院物理所微信號

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