确定不是魔法?这些神奇的动图会让你爱上科学~

来源: 中科研物理所

发布日期: 2018-11-13

本文通过展示一系列科学现象的动图,解释了这些现象背后的科学原理,包括电磁感应、化学反应、物理现象等,旨在激发读者对科学的兴趣和理解。

科幻三大家之一的阿瑟·克拉克曾说,任何足够先进的科技,皆与魔法无异。下面的这些动图,如果不知道原理,初次看的时候还真像是魔法呢。一起来看看这些奇妙的自然现象吧!

时间变慢了?这里的原理是高中物理学的电磁感应楞次定律。闭合的铜管形成了闭合回路,磁铁下落的过程中,闭合回路内的磁通量发生了改变,从而产生了感应电流,感应电流产生的磁场阻碍了磁铁的运动,所以你会看到磁铁的下落非常缓慢。如果将铜管换成PVC的塑料管,就不会有这样的现象啦。

低配版音乐盒?哈哈,这是一种简易的小电机么。想知道怎么做吗,点这里:如何制作简单的电动机? | 科学 DIY。

漂浮在空中的小船六氟化硫是两名法国科学家于1900年合成的一种人造惰性气体。他的相对分子质量为146,而空气的等效相对分子质量为29,因而密度远大于空气,所以足以浮起一艘铝箔做的小船。

橡皮泥张开了血盆大口橡皮泥里其实掺了四氧化三铁,四氧化三铁具有磁性。而这这块金属也不是普通的金属,而是强力的钕铁硼磁铁。与其说是橡皮泥吞了磁铁,不如说是磁铁吸引了有磁性的橡皮泥将其包裹起来。

点燃锂一个简单的化学反应,锂(Li)和氧气(O2)在点燃的条件下生成氧化锂Li2O。

雪花的形成雪花为什么呈六角形呢?当大气中的水汽十分丰富的时候,周围的水分子不断地向最初形成的晶片上结合,其中,雪片的六个顶角首当其冲,这样,顶角上会出现一些突出物和枝杈。这些枝叉增长到一定程度,又会分叉。每片雪花在整体上虽然都是六角星形的,但在细微形态上却有很多差别。有人专门收集过不同形状的雪花,竟发现有六千多种不同的细微形态的雪花。

黑蛇实验的完整过程可以戳此链接:http://v.pps.tv/play_3DU75E.html。

还记得中学化学课上老师做过的“黑面包实验”吗?其实原理是一样的。首先,浓硫酸的脱水性会使得反应物脱水产生碳单质,碳单质继续与浓硫酸反应就会产生大量的二氧化碳和二氧化硫气体,故而使产物变成松软多孔的“黑面包”状。

特别需要注意的是,浓硫酸非常的危险,这类实验一定要在老师的专业指导下进行,切勿随意模仿!

地球上一年内的冰川、植被变化这个其实就是四季的更替啦。由于地球公转轨道面(黄道面)与赤道面(天赤道面)的存在“黄赤交角”,使得在一年中太阳直射点的位置在南北回归线间来回移动,从而就产生了四季的更迭。

蜡烛重燃白烟其实是气化后又凝固的小蜡滴,点燃它之后自然就可以重新点燃蜡烛啦。

大象牙膏仔细看动图一开始的画面,在没有倒入双氧水和碘化钾之前,圆筒底部是不是还有一些蓝色的液体?那些蓝色的液体就是洗洁精或者洗衣液之类的物质。

倒入双氧水和碘化钾后,双氧水在碘化钾的催化作用下,迅速分解成水和氧气。大量的氧气瞬间溢出,与洗洁精或洗衣液发生作用,产生很多很多的泡沫从从圆筒中溢出,就形成了高高的“泡沫喷泉”。

广口瓶里的可燃气体广口瓶内预先放有一些酒精,经过一段时间挥发后,由于酒精蒸气的密度比空气要大,所以里面的空气被挤走,充满了酒精蒸气。

当从瓶口点燃时,只有最上部的酒精蒸气能够与空气接触,有氧气参与燃烧,所以火焰自上而下移动。

特别需要注意的是,本实验具有很大的危险性,瓶内酒精蒸气浓度控制不当时,如果点燃会发生爆炸,因此切勿在家中随意模仿!

爆竹爆炸的慢放很多人在逢年过节都会燃放烟花爆竹,但很少有人知道它们内部的构造和原理。爆竹的结构其实很简单,它就是用纸卷将火药及氧化剂紧紧地卷在中间,底部用泥土或其它粘结剂封实,头部用易燃药做成引线。

当引线被点燃之后,火药被引线引燃后燃烧,在氧化剂的助燃下,燃烧进行得十分剧烈,燃烧过程中还会释放大量的气体和热量,体积相较于原来的火药固体膨胀了数百倍甚至数千倍,由此产生的巨大压力足以撑破纸卷,使纸卷爆裂,引起空气剧烈动荡,产生了爆炸声。

这个过程由于速度很快,需要的时间很短,我们用肉眼很难观察到过程中的细节,但在高速摄影机的镜头下,我们便能看得清清楚楚啦。

爆炸的豌豆荚不用手捏,豌豆荚落到地面上也会自行裂开。很多植物都具有这样的特性,其目的是为了更好地延续后代。

种子如果落在母树的附近,就不能够吸收到充足的养分,因此它们会通过爆炸的形式使得自己的种子落在远离母树的位置,以便更好地生长。

电荷吸引水流这是一个很简单的静电吸附现象,初中物理里都学过,带静电的物体可以吸引一些轻小物体,这就是一个非常典型的实例。

瞬间结冰的水其实呀,这种水的学名叫做“过冷水”,它们因为水中缺少凝结核,或其它原因,在0℃以下还保持着液态。

不过,过冷水非常地不稳定,稍稍震动或者遇到凝结核就会迅速结冰。图中将过冷水倒在冰块上,相当于提供了凝结核,自然就迅速结冰了。

铁棒置换硫酸铜这是一个简单的中学化学反应:Fe + CuSO4 = FeSO4 + Cu。

由于铁在金属活动性顺序表中排在了铜的前面,因此可以将铜从其盐溶液中给置换出来。铁棒上析出的就是紫红色的铜单质。

康乃馨碎了一地这里展示的是材料在一定温度下的脆性。

液氮的温度在-196℃以下,花朵放入液氮中,细胞里的水分迅速结冰,在宏观上就表现出了脆性。

其实不止是花朵、水果等含水的物体在经过液氮的洗礼后脆化,其他很多材料都具有这个性质,不过原理就不同了。

来看看中国科学院金属研究所材料科学与工程博士 C. Hu 的深入解释:对于一些材料会有一个韧脆转变温度。比如金属材料,当温度低到一定的临界温度时,自由电子活动能力降低,材料韧性急剧下降,呈现出脆性。表现为冲击韧性非常低。说白了就是容易碎。

热塑性高分子材料(树脂(塑料),橡胶)一般来讲有一个玻璃化转变温度,高于这个温度分子链容易运动,解除缠绕,材料呈现出软,韧的特点(高弹态),低于这个温度分子链运动变缓,呈现脆性(玻璃态)。

对于热固性塑料,温度升高材料会更加的硬,这主要是因为发生了一些分子链之间的反应使得分子链难以运动。

隔山打牛仔细看,当没有放进最右侧那颗钢珠时,轨道上每一组钢珠都是由左侧的三颗钢珠和右侧的一块强磁铁组成的。

最右侧的钢珠放进轨道后,受到磁铁的吸引加速,最后撞到磁铁上时,由于动量守恒,它的动量转移给了左侧的钢珠,左侧的钢珠运动出去后继续收到前方磁铁吸引加速,重复上述过程。

最终,经过三级加速,最左侧的钢珠出射时具有很大的动量,因而可以将易拉罐撞翻。

时间骤停这其实是“声悬浮”,也就是利用声波产生的悬浮现象。

原理解析如下:声波是介质中压强周期性振动的传播。当介质振动较弱时,声波可近似看成简谐波,而简谐波声压的时间平均值是零,所以无法对声场中的物体提供持续且有特定方向的压力。但在高声强条件下。声波会表现出不同于简谐波的非线性效应,并且可以对声场中的物体提供长时间尺度下特定方向的压力,称为声辐射力。

在这个声悬浮装置中,发射源和反射器间的声压会形成驻波。声压的波节处正好是声辐射力的平衡位置,当水滴偏离波节时会受到指向波节的回复力,因此作用在水滴上的声辐射力能够克服水滴的重力将其固定在波节 (偏下) 的位置上。

超导磁悬浮在这里我们展示的就是超导材料的完全抗磁性~某些材料在温度降低到某一特定温度的时候,其电阻突然消失为零(零电阻)且外部磁场被排出体外(完全抗磁性),同时具备这两种特性的材料称为超导体。

有了这种材料,电路中电流消耗的焦耳热量为零(用初中物理的语言,这叫做额外功为零),这极大地提高了电流利用效率。而强大的抗磁特性则可以用于超导磁悬浮,利用此技术的列车比高铁还要高速安全稳定得多。

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