牛顿也想不到:物理课还能这样上

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。

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。

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。

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。

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。

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。

这些实验中,哪个最让你印象深刻 你也想试试吗

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~

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