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有趣的物理/別萊利曼趣味科普經典叢書 版權信息
- ISBN:9787517095514
- 條形碼:9787517095514 ; 978-7-5170-9551-4
- 裝幀:一般膠版紙
- 冊數:暫無
- 重量:暫無
- 所屬分類:>>
有趣的物理/別萊利曼趣味科普經典叢書 本書特色
適讀人群 :大眾讀者讓兒童在實驗中領悟物理的奇妙,北京市頂級名校名師點評推薦 ★名作者、眾多頂級名校名師點評推薦 作者雅科夫·別萊利曼俄國著名科普作家。他一生著有105部作品,其中大部分是趣味科學讀物。在半個多世紀以來,其作品深受歐美以及中國讀者的歡迎,被翻譯成多國語言在世界各地再版無數次,至今依然在全球范圍再版發行,深受全世界讀者的喜愛。 北京市育英學校數學教師,特級教師楊梅、北京市海淀區教師進修學校物理教研員,高級教師李俊鵬、河北省隆堯縣實驗中學物理教師,高級教師張虎崗、北京市育英學校,小學部和初中部任教數學學科高級教師賈艷菲、北京市育英學校,化學奧林匹克競賽教練化學骨干教師梁國興、北京市育英學校青年地理教師,天文奧林匹克競賽優秀指導教師李軒。等眾多國內各類教育名家傾情推薦。 ★讓為讀者匹配相應的物理趣味游戲、趣味課堂我們精心為讀者提供精彩的物理學游戲,趣味課堂,讓孩子更有趣地學習和體驗物理。讓孩子真正感受到“物理,原來可以這么簡單、自然、好玩!”
有趣的物理/別萊利曼趣味科普經典叢書 內容簡介
這是一本講述物理學基礎知識的趣味科普經典。別萊利曼為讀者精選了一系列簡單有趣的物理現象,用獨特的寫作手法,將一個個神奇而經的物理原理展現在讀者的眼前,然后再揭開其中蘊含的奧秘,使讀者在學習到物理學領域中的大量課題的同時,還能發現各種奇思妙想以及讓人意想不到的比對,而這些內容有的恰巧來源于我們生活中每天都會遇到的事件。
有趣的物理/別萊利曼趣味科普經典叢書 目錄
比哥倫布還厲害 002
離心力 004
10個陀螺 008
碰撞游戲 014
杯子里的雞蛋 015
不可能的斷裂 017
模擬“潛水艇” 019
水面浮針 021
潛水鐘 023
水為什么不會倒出來 024
水中取物 027
降落傘 029
紙蛇與紙蝴蝶 031
瓶子里的冰 033
冰塊斷了 034
聲音的傳播 036
鐘聲 039
可怕的影子 039
測量亮度 041
腦袋朝下 044
顛倒的大頭針 047
磁針 049
有磁性的劇院 050
帶電的梳子 052
聽話的雞蛋 053
力的相互作用 054
電的斥力 055
電的一個特點 057
名師點評 059
“用腦子看”—鐵軌的長度
??—變重的報紙 062
手指上的火花—聽話的木棒
??—山上的電能 067
紙人跳舞—紙蛇
??—豎起的頭發 074
小閃電—水流實驗
??—大力士吹氣 078
名師點評 083
如何用不準的天平稱重 086
在稱重臺上 086
滑輪拉重 087
兩把耙 087
酸白菜 088
馬和拖拉機 089
冰上爬行 090
繩子從哪兒斷 090
被撕破的紙條 091
牢固的火柴盒 093
把物體吹向自己 093
如何調整掛鐘快慢 094
平衡桿會怎么停 095
在車廂里往上跳 096
在甲板上 096
旗子 097
在氣球上 097
走路和跑步的區別 098
自動平衡的木棒 098
河上的槳手 100
水面上的波紋 101
蠟燭火苗的偏向 102
中部下垂的繩子 103
瓶子應該往哪兒扔 104
浮著的軟木塞 105
春汛 105
液體會產生向上的作用力 106
哪邊更重 108
竹籃打水 109
肥皂泡 111
改良的漏斗 116
翻轉后杯內的水有多重? 117
房間內的空氣有多重? 118
不聽話的瓶塞 119
兒童氣球的命運 120
車輪 120
鐵軌間為何要留接縫? 121
喝茶和喝格瓦斯用的杯子 121
茶壺蓋上的小洞 122
煙囪里的煙 123
不會燃燒的紙 123
冬天怎么封堵窗框? 124
為什么關好的窗戶
??會漏風? 124
怎樣用冰塊冷卻飲料? 125
水蒸氣的顏色 126
水壺為什么會“唱歌”? 127
神秘風輪 128
毛皮大衣能保暖嗎? 129
冬天怎樣給房間通風? 131
通風窗應該安在哪里? 131
玻璃燈罩有什么作用? 132
火焰不能自動熄滅的原因
??是什么? 133
水能澆滅火焰的秘密 134
加熱的兩種方法
??——用冰和用開水 135
能用開水將水燒開嗎? 136
能用雪將水燒開嗎? 137
手里的熱雞蛋 139
熨斗除油漬 139
站得高,看得遠 140
蟈蟈在哪里叫? 141
回聲 142
音樂瓶 143
貝殼里的吵鬧聲 144
透視手掌 145
望遠鏡 146
在前面還是在后面? 146
在鏡子前畫畫 147
黑色的絲絨與白色的雪 148
雪為什么是白色的? 149
閃閃發亮的靴子 150
透過彩色玻璃看世界 151
紅色的信號燈 153
名師點評 154
光滲 158
馬略特的實驗 159
盲點 160
哪個字母顯得更黑一些? 160
象散現象 161
繆勒-萊依爾錯覺 162
“煙斗”錯覺 167
印刷字體錯覺 167
波根多夫錯覺 168
策爾納錯覺 169
黑林錯覺 169
照相凸版印刷錯覺 172
施勒德階梯 175
西爾維納斯·湯普森錯覺 177
名師點評 179
黑暗中的聲音 182
兩個都要得 187
鴿子和汽車駕駛員 191
邏輯的題目 196
馬上就有答案 199
“我的姐姐忙著去看戲” 201
競賽 204
既容易又難 206
是鐵棒,還是磁石? 212
植樹的故事 214
你猜猜看! 220
腳踏車的魔術 226
埃及的僧侶 230
5個湖泊 235
解繩結 237
代數、算術和動物學 242
承認這一點是難過的 247
又是阿基米德 252
“妙!巧妙極啦!” 255
從辦公室到家里 263
春天來了 267
“馬烏龜”和“烏龜馬” 268
一封絕望的信 271
箭靶 275
名師點評 278
有趣的物理/別萊利曼趣味科普經典叢書 節選
**章 致年輕的物理學家們 護窗板被關上了,所以當伊萬·伊萬諾維奇走進房間的時候,他看到的是一片漆黑。而光線透過護窗板上的小洞射進來,顯得光彩奪目,絢爛多彩。陽光照到對面的墻上,勾勒出一幅美麗的圖畫,我們可以在圖畫上看到鋪著蘆葦的屋頂、樹木和晾在院子里的衣服,只不過這一切都是倒過來的。 比哥倫布還厲害 “哥倫布是一個偉大的人,”一個小學生在作文里這么寫道,“他不僅發現了新大陸,并且還把雞蛋豎了起來。”這個年幼的小學生認為,這兩項成就非常令人驚嘆。但是,美國幽默作家馬克·吐溫卻認為,哥倫布發現美洲沒什么可大驚小怪的:“要是他沒發現美洲,那才稀罕呢! 可我卻認為,這位偉大航海家的第二項成就并沒有什么特別。你知道哥倫布用什么方法把雞蛋豎起來的嗎?他只是把雞蛋放在桌上,敲破了蛋殼的底部。這樣一來,雞蛋的形狀當然就改變了。那么,怎樣才能不改變雞蛋的形狀同時把它豎起來呢?這位偉大的航海家*終也沒有解決這個問題。 其實,解決這個問題比發現新大陸,甚至比發現一個彈丸小島都要簡單得多。下面有三種方法:**種方法可以把熟雞蛋豎起來,第二種方法可以把生雞蛋豎起來,第三種方法可以把生、熟雞蛋都豎起來。 要把熟雞蛋豎起來,只要用一只手的手指或者用兩個手掌把雞蛋轉起來,就像轉陀螺一樣,雞蛋就可以豎著旋轉,直到旋轉結束之前,雞蛋都會一直是直立的狀態。試過幾次之后,這個方法做起來一點兒也不難。 但是用這個方法豎生雞蛋就不容易了,因為——你或許已經發現——我們很難把生雞蛋轉起來。值得一提的是,這是區別生雞蛋和熟雞蛋的好辦法。生雞蛋里面的液體狀物質不會隨著蛋殼一起快速地旋轉,而就像是要阻礙旋轉一樣。因此就必須用別的辦法把生雞蛋豎起來。 方法的確有:只要用力地搖晃生雞蛋幾次,蛋黃表面的薄膜就會裂開,蛋黃就會從里面流出來;接著把雞蛋大頭朝下豎立一段時間,慢慢地,蛋黃——因為比蛋清重——就會流到雞蛋底部匯聚起來。于是,雞蛋的重心就變低了,它比沒有搖晃過的雞蛋有更大的穩定性。 還有第三種方法可以豎起雞蛋:把雞蛋放在一個塞住的瓶口上,然后把一個兩側各插著一把叉子的軟木塞放在雞蛋上(圖1)。這個“系統”(以物理學家的說法)是非常穩定的,即便是小心地傾斜瓶子,它也能一直保持平衡。為什么軟木塞和雞蛋不掉下來呢?這跟在鉛筆上插上一把小刀,然后把它垂直豎在手指上,鉛筆不會掉是一個道理(圖2)。 科學家可能會這樣解釋:“因為系統重心低于支持點!边@句話的意思是,“系統”重量集中的那個點,比它架住并接觸的那個地方要低。 離心力 把一把雨傘撐開,傘頂向下立在地上,然后旋轉雨傘,同時在里面扔一個小球、紙團或者手帕——總之只要是重量輕、不易碎的東西都可以。這時一定會發生你想象不到的事。雨傘好像是不愿意接受禮物:小球、紙團或者手帕一直向上滾到雨傘的邊上,并且會從那兒沿著直線飛出去。 在上面的實驗中把小球拋出去的力,通常稱為“離心力”,雖然更準確的說法應該叫作“慣性離心力”。只要物體在做圓周運動,就會產生離心力。這其實就是慣性——運動著的物體保持運動方向和運動速度的傾向——的一種表現形式。 實際上,我們遇到離心力的情況遠比我們知道得多。如果你把系在繩子上的石頭甩起來,你會感覺到在離心力的作用下繩子會繃得很緊,并且可能會斷掉(圖3)。古時候用來拋石頭的武器——投石器——就是利用這樣的原理。如果磨盤轉得過快或者不夠牢固,離心力會把它弄碎。如果做得好,離心力還可以幫你變戲法:杯底朝上,杯子里的水卻不會漏出來。想變這個戲法只要快速地轉動杯子,讓它做圓周運動就行了。離心力還能幫助馬戲團的自行車手完成令人頭暈目眩的“超級筋斗”(圖3)。所謂的離析器也是利用離心力從牛奶中把凝乳分離出來;離心分離機則是利用離心力從蜂房中把蜂蜜抽取出來;特制離心脫水裝置可以利用離心力把衣服甩干;等等。 圖3 如果有軌電車的行駛線路突然發生改變,比如從一條街道轉向另一條街道,乘客就會明顯地感覺到離心力把自己推向車廂靠外的一側。如果外側的車軌沒有按規定比內側車軌鋪得略高一些,在電車行駛得太快的情況下,整個車廂就可能在離心力的作用下翻倒。因此,在按規定鋪設的車軌上,車廂在轉彎的地方會稍稍向內傾斜。這聽起來讓人覺得很奇怪:傾斜的車廂竟然比水平的車廂穩定! 不過事實就是如此。一個小實驗就能幫助你弄清楚原因。把一張硬紙板卷成一個寬口的喇叭,如果能在家里找到圓錐形側壁的小碗就更好了。*好是圓錐形的鐵皮罩或者玻璃罩——燈罩就可以。準備以上任何一種物品都可以,在里面放上戒指、小金屬片或者硬幣,讓它們沿著器皿做圓周運動,就可以清楚地看到這些小物品向內側傾斜。如果硬幣或者戒指的速度變慢,它們就會慢慢向器皿的中心靠近,圓周會隨之變小。不過只要稍稍轉動器皿就可以讓硬幣重新轉快——此時硬幣會離開器皿中心,圓周也會慢慢變大。要是硬幣轉得太快,很可能就會完全滑出器皿。 為了進行自行車比賽,賽車場里設有特別的環形賽道?梢钥吹,這些賽道——尤其是需要急轉彎的地方——都十分明顯地向內傾斜。自行車在上面騎行時都嚴重的傾斜——就像實驗中器皿里的硬幣——但是它們不僅不翻倒,相反,在這種狀態下它們才能變得特別穩定。馬戲團的自行車手可以繞騎在劇烈傾斜的木板上,觀眾們對此十分驚奇。現在你明白了,這其實沒什么困難的。相反,對于自行車手來說,要沿著平穩、水平的道路還要騎得快才是件難事呢。同樣的道理,賽馬手也會在急轉彎的地方向內側傾斜。 現在我們要從這些生活中的小現象開始思考大一點的問題。我們居住的地球也是一個在轉動的物體,那么它應該也受到了離心力的作用。這個離心力在什么地方能體現出來呢?答案是,由于地球的自轉,地表的所有物體都變輕了。越靠近赤道的物體,在24小時內形成的圓周就越大——這也就是說,它們旋轉的速度更快,因此減少的重量也就越多。如果把1千克的砝碼從地球兩極拿到赤道用彈簧秤重新測量,就會發現重量減輕了5克。雖然這個差別不算大,不過物體的重量越大,它減少的重量也會越多。從阿爾漢格爾斯克到敖德薩的蒸汽機車,會減輕60千克——相當于一個成年人的體重。2萬噸的戰列艦從白海到達黑海后,會損失恰好80噸。這和一輛蒸汽機車的重量一樣! 為什么會出現這種狀況?因為地球在旋轉時,會傾向于把地球表面的所有物體都拋出去,就像我們的實驗中雨傘會把傘內的小球拋出去一樣。地球本可以把這些物體都拋出去,但是這些物體又受到了地球引力的作用,我們把這種引力稱為“重力”。雖然地球沒能把物體拋出去,但是減少它們的重量卻沒問題。這就是為什么物體會因為地球的自轉運動而變輕。 旋轉得越快,減輕的重量就會越明顯。科學家們經過計算發現,如果地球改變轉動速度,以目前速度的17倍運動,則赤道上的物體就會徹底失去重量。如果轉得速度再快些,比如每小時自轉一周,那么不光是赤道上,赤道附近的所有國家以及海洋上的物體的重量都會消失。 想一想如果是這樣會發生什么吧:物體沒有了重量!這也就意味著沒有你舉不起來的東西了,比如蒸汽機車、大石塊、巨型炮、整個軍艦,甚至所有的汽車、武器,舉起它們就像拿起一根羽毛。就算你讓它們掉了下來,也沒事,誰也不會被壓死。實際上它們根本就不會掉下來,因為它們沒有重量!在哪兒松開它們,它們就會飄在哪兒。如果你在空中氣球里,想把里面的東西扔出去,它們也不會掉下去,只會在空中懸浮著。世界變得多么有趣。∧隳軌蛱角八从械母叨龋鰤舳枷胂蟛坏降母叨龋罕*高的建筑和山峰都要高。但是有一點別忘了:往上跳是很容易,只是想回到地面就沒辦法了。因為那時沒有了重量,你自己是沒辦法往下面掉落的。 這樣也還會有其他的麻煩。想象一下:所有的物體,無論是大的還是小的,如果沒有被固定住,那么一點點的微風就會把它們吹起來飄浮在空中。人類、動物、汽車、運貨車、輪船,所有的東西都會在空中亂七八糟地飄蕩,相互碰撞,甚至造成損壞。 這就是如果地球運轉得太快會導致的結果。 10個陀螺 你可以在下面的插圖里看到用10種方法做成的不一樣的陀螺。它們可以幫助你完成一系列有趣的實驗。制作這些陀螺很容易,你可以自己動手完成,不需要別人的幫忙,也不用花錢。 讓我們看看應該怎么做吧。 (1)如果你可以找到一個有5個小眼的紐扣,接下來做一個陀螺就非常容易了。從中間的小眼——實際上也只有這個小眼有用——插進一個一頭削尖的火柴,就可以做成一個陀螺了(圖4)。這個陀螺不僅能用削尖的一頭轉,也能用鈍頭轉。像平常那樣做就可以:讓鈍頭朝下,捏緊轉軸,接著再快速地把陀螺甩到桌子上,陀螺就會轉起來,并且還會有趣地搖來晃去。 (2)不用有眼的紐扣也能夠制作陀螺,比如軟木塞。在軟木塞上切下一個圓片,從中間穿過去一根火柴,陀螺就做好了(圖5)。更好的辦法是找一個又平又大的軟木塞(或者瓶子上的塑料蓋)。用燒紅的鐵絲或毛衣針在軟木塞轉軸的位置燙一個洞,插上火柴就做好了。這種陀螺轉的時間又長又平穩。 (3)圖6是一個獨特的陀螺——核桃陀螺。它可以尖頭朝下進行旋轉。要把一個核桃制作成陀螺,需要在核桃的鈍頭插上一根火柴,捏住火柴就能把它轉起來。 (4)下面介紹一種特別的制作方法:拿一個裝面霜的小圓盒,把一根削尖的火柴從盒子中間穿過去。為了把火柴固定圓盒上,需要在小洞里倒上一點蠟油(圖7)。 (5)下面你會看到一個十分有趣的陀螺。用一張硬紙剪一個小圓片,在它的邊沿系上帶吊鉤(活扣)的圓扣。轉動陀螺時,紐扣會隨著圓紙片的半徑被甩起來,短線會繃緊,這就是前文提到過的離心力在發揮作用(圖8)。 (6)下面的方法與剛才的類似(圖9)。用大頭針穿上彩色的小圓珠,再插到從軟木塞上切下的圓片四周。轉動陀螺的時候,在離心力的作用下,圓珠便會被甩向大頭針帽的方向。假如光線好的話,大頭針會變成連續的銀白色光帶,小圓珠則會形成一條彩色的花邊圍繞在光帶上。如果想欣賞到更美妙的陀螺,把陀螺放在光滑的盤子上就能有更好的效果。 (7)彩色陀螺(圖10)。制作這種陀螺有些麻煩,但是我們的勞動卻能得到令人驚奇的效果。在一張硬紙板上剪下一個小圓片,把一根削尖的火柴從中間插進去,然后用兩片軟木塞圓片上下把紙片壓緊,F在,在硬紙片上通過圓心畫半徑,就像分蛋糕一樣,把圓平均分為幾等分。接著在各個部分——數學家會把它們稱為“扇形”——涂上黃藍相間的顏色。當陀螺旋轉起來的時候,你會發現什么?圓片的顏色既不是藍色,也不是黃色,而是綠色。黃色和藍色經過融合形成了新的顏色——綠色。 (8)接著進行類似的實驗。在一張圓紙片上涂上天藍色和橙黃色相間的顏色。這時候,紙片在旋轉時表現出的既不是藍色也不是黃色,而是白色(更準確地說,是淺灰色,并且涂的顏色越純正,呈現的灰色就越淺)。在物理學上,如果兩種顏色混合后變成白色,我們就稱這兩種顏色為“互補色”。這個陀螺實驗告訴我們,天藍色和橙黃色是互補色。 如果可以找到足夠的顏色,你就可以完成一個300年前由著名的英國科學家牛頓*早完成的實驗。實驗如下:在圓紙片的扇形部分涂上彩虹的七種顏色,也就是紅、橙、黃、綠、青、藍、紫。旋轉的時候,這七種顏色會融合成灰白色。這個實驗證明,任何一縷看似是白色的太陽光都是由許多不同顏色的光線匯聚而成的。 還可以對彩色陀螺做出一些變化:當陀螺旋轉時,在上面套上一個紙圈,這時候紙片的顏色又會馬上發生變化(圖11)。 (9)會畫畫的陀螺(圖12)。制作這個陀螺的方法和上面的方法一樣,只是不是用削尖的火柴或者小棒做轉軸,而是用削尖了的軟鉛筆。在略微傾斜的硬紙板上旋轉做好的陀螺。陀螺旋轉的時候會慢慢沿著傾斜的紙板向下,同時鉛筆就會在紙板上畫出螺旋形的線條。很容易就可以數出螺紋的圈數,這樣的話,因為陀螺旋轉一圈,鉛筆就會畫出一圈螺紋,于是就能夠利用手表計算陀螺每秒鐘的轉速了。只是用眼睛沒辦法數清楚陀螺轉了幾圈。 下面制作另一種能畫畫的陀螺。做這種陀螺需要一塊圓形的鉛片。在中間扎出一個小孔(鉛很軟,容易穿孔),接著在孔的兩旁再各鉆一個小孔。 把一根削尖的小棒插入中間的孔,在旁邊的一個小孔穿進一段細線或者一根毛發,讓線或毛發的下部稍微長過轉軸梢,接著再用折斷的火柴棍固定住。第三個孔雖然沒有用,但是我們穿這個孔可以讓鉛片轉軸兩邊的重量保持平衡,否則,重量失衡的陀螺就不能平穩地轉動了。 現在,會畫畫的陀螺就完成了。但是我們還需要一個被熏黑的盤子才能繼續完成實驗。把(木柴或者蠟燭燃燒的)火焰放在盤子下面燒一會兒,直到在盤子的表面形成一層濃黑的煙跡,接著把陀螺放到熏黑的盤子上。陀螺在旋轉時,線頭的末端就會在煙跡上畫出白色的花紋,盡管雜亂,不過還是非常好看的(圖13)。 (10)還剩*后一種陀螺就全部完成了,它就是旋轉木馬陀螺。實際上,這種陀螺做起來比看上去要簡單得多。這里需要的圓片和轉軸和我們前面制作彩色陀螺所使用的是一樣的。用大頭針在圓片上對稱地插上小旗,接著再貼上坐著馬的小騎士。這樣,一個迷你旋轉木馬就做好了(圖14)。 圖14 碰撞游戲 不管是兩艘船,還是兩輛有軌電車,或者是兩個槌球撞在一起,無論它們是一場意外事故還是游戲,物理學家把這類事件都稱為“碰撞”。雖然碰撞發生的時間只有一瞬間,但是,如果碰撞的物體具有彈性——這種情況經常發生,那么,會有非常復雜的事情在這一瞬間發生。物理學家把彈性碰撞分成三個階段。**階段,相撞的兩個物體在接觸的地方相互擠壓。第二階段,相互擠壓達到*大限度。此時,由于彈力要平衡擠壓的力,所以擠壓產生的彈力會阻礙擠壓的進一步發展。第三階段,由于彈力試圖恢復物體在**階段被改變了的形狀,因此把物體推向相反的方向。這時,撞擊的物體反倒像是被撞了一下。我們可以觀察到這樣的現象:如果讓一個槌球撞向另一個與它重量相等的靜止的槌球,由于反沖力的作用,那么這個撞過來的球會停止在被撞的那個球原來的位置上,而之前靜止的那個球則會以**個球撞來的速度被打飛。 還有一個有趣的實驗:如果把一個槌球打向一串排成直線并且互相緊挨著的槌球上,會發生什么呢?**個球受到的撞擊好像可以經過整串球被傳遞過去,但是所有的球仍然靜止不動,只有離撞擊點*遠的也就是*后一個球快速地飛了出去,因為它沒法把沖擊力傳給其他的球,反而受到了反沖力的影響。 除了可以用槌球做這個實驗外,跳棋或者硬幣也能夠很好地進行實驗。先把跳棋擺成一排,只要讓它們互相緊挨著,可以擺得很長。用手指按住**個棋子,拿木尺敲打它的側面,這時你會看到,另一頭的棋子會飛出去,而中間的棋子依然靜止不動(圖15)。 杯子里的雞蛋 雜技演員可以把桌子上的臺布抽出來,同時保持桌子上的所有東西——盤子、杯子、瓶子——原封不動,觀眾對這個把戲驚嘆不已。這其實并沒有那么神奇,但是這也不是騙術,只要你手腳靈活同樣可以做到,并且熟能生巧。 當然,你不太可能練到同樣純熟的手藝。但是做一個相似的小實驗倒很容易。在桌子上放一個杯子,里面盛上半杯水,再準備一張明信片(*好是半張)。接著向長輩們要一個大的(男式)戒指,還有一個煮熟了的雞蛋。然后把這四樣東西如下擺放:用卡片把水杯蓋住,在卡片上放上戒指,然后把雞蛋豎在戒指上。能不能把卡片抽出來同時不讓雞蛋滾落到桌子上呢?(圖16) 圖16 乍看起來,這和不讓桌子上的盆和碗掉下去同時抽出桌布一樣困難。實際上,只要用手指輕輕地在卡片邊上彈一下,你就可以出成功地完成這個奇妙的實驗?ㄆ瑫粡棾鋈ワw到另一邊,而雞蛋和戒指卻可以完好無損地掉落在水杯里。水減弱了雞蛋的沖擊力,可以保持蛋殼的完整。 做熟練這個實驗以后,你還可以嘗試一下用生雞蛋來做。 這個實驗的奧秘在于,卡片被彈出去的時間很短,雞蛋還沒有來得及從被彈出去的卡片那里獲得任何速度,直接受到沖擊力的卡片就已經飛了出去。而雞蛋失去了下面的支撐,就直接落在了杯子里。 如果你沒辦法馬上做成功這個實驗,可以先練習做一些稍微容易點兒的類似的實驗。把明信片(*好是半張)放在手掌上,然后在上面放上一枚重一點的硬幣。接著把明信片從硬幣下彈出去,這時候,紙片飛出去后硬幣還會留在手里。如果把明信片換成交通卡,實驗會變得更加好做。 不可能的斷裂 我們總是能在舞臺上看到一些看起來很神奇,可是實際上原理很簡單的魔術。把一根長長的木棍掛在兩個紙環上,如圖17所示,用紙環把木棍的兩端套住,再把兩個紙環分別搭在剃刀的刀刃和煙斗上。當魔術師用另一根棍子在棍子上用力地打一下,大家可以猜一下,會發生什么呢?那根掛在紙環上的木棍斷了,而那兩個紙環卻毫發無損。 其實,這個實驗和上面那個實驗的原理是一樣的。因為沖擊力的速度非常快,使得它在木棍上所能夠產生作用的時間變得非常短,所以,在紙環和木棍的兩端,根本沒有時間發生任何的運動。只有那部分受到了直接沖擊的木棍產生了運動,這也就是木棍被折斷的原因。足夠迅速和足夠猛烈的速度,是這個實驗的關鍵所在。如果擊打木棍的時候緩慢而又無力,那么,扯斷的只會是紙環,而不會是木棍。 如果我們的魔術師技藝足夠高超,他還能夠在不損壞玻璃杯的情況下,打斷夾在兩個玻璃杯杯口的木棍。 跟大家說這些的目的,當然不是讓大家去表演類似的魔術,不過可以嘗試一些比較簡單的實驗?梢园褍芍сU筆放在一張矮桌子或者是凳子的邊上,并讓鉛筆有一小部分超出桌子的邊緣,然后把一根細長的木棍放在鉛筆超出桌子的部位上。再找一根尺子,用它的邊棱在木棍的中間迅速用力打一下,木棍被打斷了,可是鉛筆卻在原位上不動(圖18)。 現在大家應該能夠搞清楚,為什么用手掌沒有辦法把核桃壓碎,但是卻能夠用拳頭使勁一擊把它敲碎了。因為雖然說手掌有足夠大的力量,但它的力道是均勻的,而拳頭的沖擊力除了分散到了手的柔軟的部分以外,它肌肉的部分像堅硬的物體一般把核桃的反沖力給抵擋回去了,所以,核桃也就被敲碎了。 同樣的原理還可以解釋為什么子彈打在玻璃上留下的是一個小圓洞,而用手把石子往玻璃上扔,卻能夠擊碎整塊玻璃。 *后,再舉一個用樹條把樹干抽斷的例子。如果抽打的時候,速度不夠快,那么不管怎么用力,都是不能把樹干抽斷的,結果甚至會反過來?墒,如果速度相當快,除非樹干非常粗,否則的話,也是可以把樹干抽斷的。這個例子的原理和前面是一樣的?焖龠\動的樹條的沖擊力還沒有被分散到整個樹干上,只是在樹干和樹條接觸的那一小部分地方集中,結果就是,把樹干抽斷了。 模擬“潛水艇” 雞蛋如果新鮮的話,在水里是會沉下去的。這個現象是每一個有經驗的家庭主婦都知道的。 事實上,主婦們也是用這個簡單的方法來判斷雞蛋是否新鮮:如果新鮮,就會下沉,而如果不新鮮,就會浮著。物理學家對這個現象是這樣解釋的:同體積的純凈水的重量要小于新鮮的雞蛋的重量。需要提醒大家的是,水必須是純凈的才行,因為如果水不是純凈的,如鹽水,那么,雞蛋的重量就會小于水的重量,雞蛋就不會下沉。 準備好一杯濃度足夠大的鹽水,使得雞蛋在水中排開的鹽水的重量大于雞蛋的重量,這樣的話,從古希臘的阿基米德發現的浮力原理我們可以知道:就算是*新鮮的雞蛋,也不會沉下去。 現在讓我們好好想一下,如何能夠讓雞蛋不沉下去,也不浮在水面上,而是好像在水里懸浮著一樣。雞蛋的這種狀態,也就是物理學家所說的“懸浮”狀態。為了做這個實驗,你需要準備的是一杯濃度使得在水中的雞蛋排開的水的重量和雞蛋的重量剛好相等的鹽水。要調好鹽水的濃度,唯一的方法就是多試幾次:如果雞蛋沉下去了,就往鹽水里加濃度更高的鹽水;如果雞蛋在水面上了,就往鹽水里加清水。如此反復試過幾次之后,你才能得到濃度剛好的鹽水,這種情況下,在水里的雞蛋,既不會沉下去,也不會在水面上,不管它是處在水里的哪個位置,它都會在水里保持一個靜止的狀態(圖19)。
有趣的物理/別萊利曼趣味科普經典叢書 作者簡介
雅科夫·別萊利曼(1882 ─ 1942): 俄國著名科普作家。他17 歲開始在報刊上發表作品,1909 年大學畢業后,便全心投入教學與科普寫作中。別萊利曼一生著有105 部作品,其中大部分是趣味科普讀物。半個多世紀以來,其作品被翻譯成多國語言在世界各地再版多次,深受全世界讀者的喜愛。 凡是讀過別萊利曼趣味科普讀物的人,無不為他作品的優美、流暢、充實性和趣味性而傾倒。1942 年3 月16 日,在德軍圍困列寧格勒期間,這位對世界科普事業作出非凡貢獻的科普大師不幸遇難。
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