水竟然可以往高处流?牛顿的棺材板快压不住啦!

作者: Shiny & Tom

来源: 中科院物理所

发布日期: 2019-08-03 10:50:20

本文介绍了一个神奇的实验,通过阿基米德螺旋泵的原理,展示了水如何能够“向上流”。实验器材包括所标杯、软管、烧杯、支架、矿泉水瓶、铜丝、胶带和人工色素,通过特定的装置设计和操作,水可以逆重力方向流动,挑战了传统的物理认知。

水竟然可以往高处流?牛顿的棺材板快压不住啦!

现在是北京时间13点00分,在快餐店吃完午饭的小编(手里拿着甜筒)迈着匆匆的步子赶往实验室。正当我思考着上午实验失败的原因时,背后突然出现的一只手拍了拍我的肩膀,我转过身去,只见一白衣禅师。于是便有了下面的对话。只见大师拿出一个神奇的装置,水经过其中竟向上流去,我若有所思的点点头。

为大师解答完物理问题,我如释重负,手中的甜筒也更甜了。

实验器材包括所标杯、软管、烧杯、支架(两个)、矿泉水瓶、铜丝、胶带、人工色素。既然是个取水装置,就该有装置的亚子。拿出一截铜丝,弯成图示的形状,和瓶子形状相符即可。拿铜丝将矿泉水瓶固定牢固,完成后是这个亚子。下面开始缠软管,将准备好的软管以螺旋状缠在矿泉水瓶外围,每隔一段距离用胶带固定。缠绕完毕后的亚子。为了使实验现象更明显,我们在水中滴入红色的人工色素。

将装置用一高一低的支架架起来,调整烧杯和软管入口的位置。下面就是见证奇迹的时刻~ 大家在家可以简化处理,用手握住瓶子转动即可。水经过软管竟然“向上流”最后从上面的出口流了出来,是不是很神奇?但物理老师可不是这么教的!

上面的实验装置可以看作是一个简易的阿基米德螺旋泵(Archimedes spiral pump)。

根据记载,阿基米德在埃及时,发明了一种螺旋水泵,能够很方便地将水从河中运到农田中,因而被埃及人广泛使用。现代工厂中传输水泥、粮食所用的螺旋输运机也是用的同样的原理。想要理解实验中“水往高处流”的现象,需要对小液柱进行受力分析。首先,在管壁支持力的作用下,每一次旋转,液柱会被软管带动而升高。同时,上升到一定高度,液柱也会受重力的影响,有向下运动的趋势。

在二者的共同作用下,液柱会先被向上抬高一段距离,然后向下流动一小段距离,但是整体的效果上,液柱是向上运动了一些螺距。我们可以从实验的慢放中清楚的看到这个过程。另外可以从实验中看到,软管中是一段液柱一段空气柱,空气柱可以起到阻止回流的作用,尤其是在转速很快的时候。如果我们将小弹珠放入软管中,旋转矿泉水瓶,小弹珠会被运输到顶端吗?

UUID: fb5fc158-58dd-46c1-9fdd-80dd1792c6e0

原始文件名: /home/andie/dev/tudou/annot/AI语料库-20240917-V2/AI语料库/中科院物理所公众号-pdf2txt/2019/中科院物理所_2019-08-03_水竟然可以往高处流?牛顿的棺材板快压不住啦!| 正经玩.txt

是否为广告: 否

处理费用: 0.0035 元