正经玩原创
Lixy&yangfz 中科院物理所
2018-06-02 11:13:10
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正经玩每周六上午会推送一个好玩的科学实验，可以由家长大朋友带着小朋友在家里动手操作。希望正经玩陪您度过每一个温馨的亲子周末，让小朋友的童年充满知识、爱和陪伴。
引子与先睹为快
最近北京城高温难耐，已然进入夏天的节奏。绿豆汤因为有消暑的功效而成为夏天专属的神器。这天，小编在和小编的师兄一起吃饭时，就把脑洞开在了绿豆汤上。我们决定让这碗汤为我们跳起舞。
实验过程实验器材：绿豆汤，碗，勺子。首先我们盛一碗绿豆汤，但是盛绿豆汤是有技巧的。碗里不能是清汤，而且也不能有豆子和太多豆沙。只要在碗底有一层薄薄的豆沙就可以。这层豆沙就是我们今天跳舞的演员。
下面我们把绿豆汤放平稳，并将底部的一层豆沙打乱，具体过程就是把它扬起来再等它自然沉降。放置一段时间之后，我们得到了一个初态的绿豆汤，碗底豆沙的分布完全是乱的。下面一步非常关键，虽然它看上去很简单，但是包含了让绿豆汤跳舞所有的技巧，那就是不断的沿着一个方向快速“弹”这个碗。快速向一个方向弹动这个碗，大概几分钟后，你就会发现碗底的豆沙会慢慢变成清晰的波纹。
在快速不断地弹这个碗一段时间之后，碗底的绿豆沙的末态如图所示，沿着我们弹的方向，一条条纹路已经清晰可见。
原理解说在我们所刚刚过去的公众科学日，有一个项目“跳舞的沙画”和今天的绿豆沙原理十分类似。我们在一个平面上输入高频振动，这个平面上的沙子就会形成图案，而且沙子的图案会随着输入的频率变化而变化。在特定的频率下，会形成固有的漂亮图案。这不是人画的沙画，而是在振动下自发形成的。
碗中绿豆沙的条纹和沙画原理相同，在我们不断弹这个碗的过程中，相当于在振动绿豆汤，而由于碗只有这么大，因此振动有着周期性边界条件，会在碗中形成驻波，也就是有的地方振幅较大，有的地方并不怎么振动。在绿豆汤的带领下，绿豆沙会向不振动的地方聚集，就像在跳舞一样，形成一道道的条纹图案。