牛顿也想不到:物理课还能这样上
2021-12-09 20:23:09  出处:蝌蚪五线谱  作者:蝌蚪君 编辑:上方文Q     评论(0)点击可以复制本篇文章的标题和链接

时隔8年,我们又一次有机会看王亚平老师太空授课。你看了吗?图片

3名航天员演示的太空转身、物体运动、液体表面张力等现象,你都看懂了吗?

还没看或者没看懂都没关系,蝌蚪君这就来为大家整理这些实验,讲讲实验背后的物理知识。

牛顿也想不到:物理课还能这样上

01、太空转身 

太空转身实验的核心关键词叫做角动量。

角动量是描述物体转动的物理量。这个试验所展现的是在微重力的环境中,航天员在不接触空间站的情况下,类似于理想状态下验证“没有外力矩,物体会处于角动量守恒”。

航天员上半身向左转动时,按照角动量守衡的原则,下半身就会向右转。

另一个动作是航天员伸展身体的时候,因为质量分布得离旋转轴比较远,转动惯性比较大,所以角速度就减慢,通俗地说就是转得慢了。

而当把四肢收回时,转动惯性小,角速度就会增加,直观感受就是转动速度变快了。

02、浮力消失实验 

在很多科幻电影中都曾出现过这样的镜头:一旦重力消失,浮力也就没了,人们在游泳的时候都会变得更艰难。

太空老师王亚平所开展的浮力消失实验,展现的就是这一现象。

这项实验所展现的是浮力和重力伴生的现象。浮力来源于重力引起的液体在不同深度的压强差。当重力消失时,液体内部压强相同,浮力也就消失了。

不过地球表面难以让浮力消失,这个试验很难直观地展示出来。

在空间站的微重力条件下,浮力和重力之间的伴生关系就可以非常清楚地显现。

牛顿也想不到:物理课还能这样上

03、水球光学实验

航天员叶光富所展示的太空水球光学实验,则同时展现了三个物理原理。

当航天员往水球中打入一个气泡,因为在太空中浮力已经消失了,所以气泡不会向上飘,而是老老实实待在水球中,水球因此被气泡变为了两部分,中间是空气,气泡周围是水。

这个时候整个水球就变成了两个透镜,外圈成为了一个凸透镜,所以呈现出一个倒立的像,内圈相当于变成了两个凹透镜的组合,这个时候又出现了一个正立的像。

因此可以在水球中同时看到一正一倒的两个像。

牛顿也想不到:物理课还能这样上

这项实验其实体现了三个物理现象,首先就是在失重环境下,水滴会在表面张力的作用下收缩成一个接近完美球体的水球,而在地面上,因为受重力影响,水滴呈现为水滴形,几乎不可能获得一个完美的水球。

其次,就是这个水球可以被看成是一个凸透镜,如果你站在这个凸透镜的两倍焦距以外,就看到的就是一个倒立的实像。

最后,就是在水球中打入一个气泡,因为太空中浮力消失,这个气泡不会飘出来,它就老老实实的待在里边。

这个实验在地面上其实可以通过玻璃去模拟,但是肯定没有水球呈现的效果好。

牛顿也想不到:物理课还能这样上

04、泡腾片实验

航天员所进行的泡腾片实验,是本次太空授课中的一项趣味性实验。

在地面环境中,将泡腾片扔进水球里,就能看到气泡上浮,可在中国空间站的失重环境中,因为浮力的消失,泡腾片扔进水中的产生的气泡不再上浮,而是相互挤压,最后就会形成一个很有意思的样子,这个水球也会被气泡撑得更大,就能看到水球一点点膨胀的效果。

因为空间站和地面最大的不同就是空间站是微重力环境,但是微重力环境对常人而言只是一个名词,通过这些实验大家就能够知道微重力环境下,许多物理现象和地面环境有所不同了。

牛顿也想不到:物理课还能这样上

这些实验中,哪个最让你印象深刻? 你也想试试吗(有机会的话)?

留言征集:大家最想在太空中干点啥?在留言处和大家一起交流一下吧~

责任编辑:上方文Q文章纠错

话题标签:空间站物理

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