在霍格沃兹都学不会的魔法,我来教!

作者: 荷塘 & 婷子 & 荔枝

来源: 中科院物理所

发布日期: 2021-09-11 11:55:37

本文通过实验展示了如何利用物理原理实现类似魔法的效果,即通过界面张力和接触角原理,使小三角在没有直接接触的情况下被吸管牵引移动。同时,文章还介绍了实验的详细步骤和背后的物理原理,以及相关的小船构造细节和性能分析。

最近大家似乎都对魔法充满了兴趣?小编作为霍格沃兹物理所分校成员也迫不及待想露一手了。施个什么咒语可以隔空牵物呢?实验器材包括所标杯、剪刀、橡皮泥、吸管、水槽。实验过程如下:首先将吸管对折,剪掉多余部分,用橡皮泥堵住吸管两端,防止吸管进水,起到密封作用。我们实验用的小三角就制作好啦。用吸管靠近小三角,在没有接触的情况下,小三角神奇的被“拉”着向前走,不但会直行,还可以拐弯哦。

还可以做一个“跑道”操作小三角灵活的转弯。最后,还有一个小问题留给大家,如果改变小三角的边长或张角,①②③哪个跑得更快呢?我们评论区见。水面与牵引用的吸管(或者其他亲水物体)的界面张力会使周围的水面略微升高,产生接触角,所以漂浮在水面上的物体会倾向于沿着这个斜液面逐渐上升以靠近吸管。往期提到的谷物圈效应也是基于相似的原理。

在固体表面上的液面和接触角,而我们小船的构造实际上也有很多巧妙的物理细节:我们可以看一下小船的侧视与俯视图:尾部的橡皮泥提供了较大的质量所以船的前端(弯部)会略微上升,同时尾部会下沉,重心靠后。这样有几个好处:首先是尾端的橡皮泥即使密封的并不严实,能没入吸管的液体也非常的有限。事实上橡皮泥主要的密封作用是让我们在把小船刚刚放入水面不平衡的时候防止液体突然灌入。

其次是由于前端的轻微翘起,在水平面附近更容易受到水面抬高产生的吸引作用。这其中原因较多,其中之一是由于重心比较靠后,船头向上的牵引力矩很大,更容易克服因为倾斜而产生的抵抗力矩。并且由于重心靠后,在对船头进行侧向引导时形成的转动力矩也很大,因此我们小船的转弯性能超级好。

不过也是由于这个转弯性能过好,在引导转弯时很容易产生过冲(刹不住车),所以在快要转弯结束的时候要记得在相反的方向施加一个减速力矩来停止转动哦。上期回顾No268.两个字,让棒球为我飞出了光年之外。投票将于9月16日零点截止,票数前两名将获得所标杯一个。

对于本期实验的投稿,我们将在下期进行投票,我们将为票数最高的三位同学送出由机械工业出版社出版的《6G无线通信新征程:跨越人联、物联、迈向万物智联》一本。本书是第一本关于6G无线网络的系统性著作,展现了万物智能时代的6G总体愿景,阐述了6G的驱动因素、关键能力、应用场景、关键性能指标,以及相关的技术创新。投稿方式:投稿时间截止到每周五晚十点。48小时没有和我们互动的用户,我们无法给您发送消息。

为了防止联系不到获奖用户的现象发生,请投票最高获奖后及时联系我们。

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