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主题:谈谈浮力 -- 给我打钱87405

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家园 浮力第N季

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视频中所演示的叫“浮沉子实验”。通过视频可以看到,随着手一张一合,浮沉子在水中上浮下沉,像快活的小鱼。这究竟是为什么呢?

浮沉子是一段内有空气、两头封闭的塑料管。在不受外力的情况下,浮沉子漂浮于水面,此时浮沉子所受浮力与重力相等。

当手用力捏瓶子时,压强传递给瓶中水,水压变大。水压挤压浮沉子,浮沉子体积因此变小。体积变小的浮沉子所重浮力随之变小,而其所受重力并没有改变,故浮沉子下沉。再松开手,减少对瓶中水的压力,浮沉子自然就会上升。

鸡蛋是不是也是这个原因呢?大家都知道一个现象,新鲜的鸡蛋会横卧在水中,散黄的鸡蛋会漂浮到水面上。鸡蛋内部有一个气室,新鲜的鸡蛋气室最小,不新鲜的鸡蛋气室大约占整个内部空间的1/3。有人说,是因为气室变大,内部气体增多,整个鸡蛋密度变小,才导致不新鲜的鸡蛋会漂浮在水面上的。

那么是不是可以这样猜想,生鸡蛋(天呐,忘了说,是新鲜的生鸡蛋)在清水中下沉,若往水中加盐,则同一深度水压变大,鸡蛋所受浮力也在变大,而与此同时,鸡蛋的气室因目前不知其机理的原因变小,导致整个鸡蛋变重了?当盐水的浓度增加到一定程度时,鸡蛋所受浮力终于大于其所受重力,于是鸡蛋开始上浮。那么为什么鸡蛋会悬浮于某个深度呢?并且在不同浓度的盐水中悬浮深度不相同呢?是不是可以猜想,这是因为鸡蛋的气室有弹性,在人很难体会到的尺度下微弱的“伸缩”,才帮助鸡蛋悬浮。这里需说明,其实鸡蛋并不能永久的悬浮于盐水中,据说可以保持数天,我只观察了5小时左右。

这一猜想很难证实,但有一点却可以确定,物体在液体中的状态,和物体内部的气体关联颇大。

下面介绍一下如何制造浮沉子。

视频中的浮沉子是封口浮沉子。材料如下:

牛奶吸管,回型针,可乐瓶,清水。

将牛奶吸管剪下约5cm,用打火机将一端烤熔后迅速用镊子捏紧封闭其中一端。用老虎钳从回形针上剪下两段约不到3cm的金属丝,放入塑料管。金属丝的作用是增加浮沉子的重量。将塑料管中的空气稍挤出一些,再将另一端也封闭。取一个水杯,往里装入清水,将浮沉子放入其中,若其能较垂直的、露出一小截漂浮水面,即说明该浮沉子制作成功。若沉底,说明金属丝过重,若横卧水面,说明配重不够。遇到这种情况,将一端重新剪开,调整至合乎要求。将浮沉子放入接近新满清水的可乐瓶中,将瓶盖拧紧,一个握力器就大功告成啦。

那么开口浮沉子是怎么回事呢?开口浮沉子是一端封密,另一端敞开,开口朝下。其内部有一些空气,被液体所封。它的工作原理和封口浮沉子不尽相同,这里就不介绍了。

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