版權(quán)歸原作者所有,如有侵權(quán),請聯(lián)系我們

水竟然可以往高處流?牛頓的棺材板快壓不住啦!| 正經(jīng)玩

中國科學(xué)院物理研究所
物理所科研動態(tài)和綜合新聞;物理學(xué)前沿和科學(xué)傳播
收藏

現(xiàn)在是北京時(shí)間13點(diǎn)00分

在快餐店吃完午飯的小編

(手里拿著甜筒)

邁著匆匆的步子趕往實(shí)驗(yàn)室

正當(dāng)我思考著上午實(shí)驗(yàn)失敗的原因時(shí)

15664644871.png?size=220321

背后突然出現(xiàn)的一只手

拍了拍我的肩膀

我轉(zhuǎn)過身去

只見一白衣禪師

于是便有了下面的對話

15664645942.png?size=284850

只見大師拿出一個(gè)神奇的裝置

水經(jīng)過其中竟向上流去

我若有所思的點(diǎn)點(diǎn)頭

15664646703.bmp?size=1055178

......

為大師解答完物理問題

我如釋重負(fù)

手中的甜筒也更甜了

實(shí)驗(yàn)器材

所標(biāo)杯、軟管、燒杯、支架(兩個(gè))、礦泉水瓶、銅絲、膠帶、人工色素

15664648264.bmp?size=2047734

實(shí)驗(yàn)過程

既然是個(gè)取水裝置

就該有裝置的亞子

拿出一截銅絲

彎成圖示的形狀

15664649115.bmp?size=2624454

和瓶子形狀相符即可

拿銅絲將礦泉水瓶固定牢固

15664649656.gif?size=1736900

15664650227.bmp?size=23210

完成后是這個(gè)亞子

下面開始纏軟管

將準(zhǔn)備好的軟管以螺旋狀

纏在礦泉水瓶外圍

每隔一段距離用膠帶固定

15664651098.gif?size=1335335

15664651139.gif?size=1769682

156646511710.bmp?size=2624454

纏繞完畢后的亞子

為了使實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象更明顯

我們在水中滴入紅色的人工色素

156646519111.gif?size=1556590

將裝置用一高一低的支架架起來

調(diào)整燒杯和軟管入口的位置

下面就是見證奇跡的時(shí)刻~

156646523012.gif?size=2034754

大家在家可以簡化處理,用手握住瓶子轉(zhuǎn)動即可

水經(jīng)過軟管竟然“向上流”

最后從上面的出口流了出來

156646527713.gif?size=1569737

156646528814.gif?size=1919665

是不是很神奇?

但物理老師可不是這么教的!

156646534814.bmp?size=2598534

原理解說

上面的實(shí)驗(yàn)裝置可以看作是一個(gè)簡易的阿基米德螺旋泵(Archimedes spiral pump)。

156646540215.gif?size=1543557

根據(jù)記載,阿基米德在埃及時(shí),發(fā)明了一種螺旋水泵,能夠很方便地將水從河中運(yùn)到農(nóng)田中,因而被埃及人廣泛使用?,F(xiàn)代工廠中傳輸水泥、糧食所用的螺旋輸運(yùn)機(jī)也是用的同樣的原理。

156646543016.bmp?size=1440054

螺旋輸運(yùn)機(jī)

想要理解實(shí)驗(yàn)中“水往高處流”的現(xiàn)象,需要對小液柱進(jìn)行受力分析。

156646547117.bmp?size=434390

簡化受力示意圖

首先,在管壁支持力的作用下,每一次旋轉(zhuǎn),液柱會被軟管帶動而升高。同時(shí),上升到一定高度,液柱也會受重力的影響,有向下運(yùn)動的趨勢。在二者的共同作用下,液柱會先被向上抬高一段距離,然后向下流動一小段距離,但是整體的效果上,液柱是向上運(yùn)動了一些螺距。我們可以從實(shí)驗(yàn)的慢放中清楚的看到這個(gè)過程。

156646550918.gif?size=989544

實(shí)驗(yàn)慢放

另外可以從實(shí)驗(yàn)中看到,軟管中是一段液柱一段空氣柱,空氣柱可以起到阻止回流的作用,尤其是在轉(zhuǎn)速很快的時(shí)候。

如果我們將小彈珠放入軟管中,旋轉(zhuǎn)礦泉水瓶,小彈珠會被運(yùn)輸?shù)巾敹藛幔?/p>

評論
宇宙微觀
進(jìn)士級
2022-03-19
科普6131785b
庶吉士級
閱讀
2022-02-22
快樂學(xué)科普
貢生級
水竟然能往高處流
2024-06-24