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漩渦與層流

2012-12-29 00:00:00
中國(guó)科技教育 2012年4期


  
  所需材料
  旋緊式瓶蓋的透明塑料瓶子或者罐子
  洗手液(或洗滌靈、洗衣液)
  水
  著色劑(可以用墨水、水彩顏料或醬油代替)
  透明膠帶
  制作步驟
  
  1.向瓶子或者罐子內(nèi)倒入洗手液,容量為1/4瓶子容積。加進(jìn)入一滴到兩滴著色劑,有顏色更容易看到漩渦。
  2.打開(kāi)瓶蓋,慢慢把水裝進(jìn)瓶子(如果水裝得太快,會(huì)產(chǎn)生泡沫),注意別把水灑到瓶子外邊,直至瓶子剛好裝滿。
  3.旋緊瓶蓋,上下?lián)u動(dòng)瓶子數(shù)次以使洗手液和水混合均勻。如果有泡沫產(chǎn)生,旋開(kāi)瓶蓋并且再倒進(jìn)一點(diǎn)水,讓泡沫滑到瓶子邊緣去,然后重新旋緊瓶蓋。
  4.把瓶蓋和瓶子擦干,用透明膠帶固定瓶蓋以防止?jié)B漏。
  5.慢慢地旋轉(zhuǎn)瓶子,你能看到什么?停止旋轉(zhuǎn)瓶子的時(shí)候,發(fā)生了什么?如果快速旋轉(zhuǎn),又發(fā)生了什么?
  6.上下或左右晃動(dòng)瓶子。你看到了瓶子里有什么不同的現(xiàn)象了嗎?
  7.如果瓶子里的液體顏色使它看起來(lái)像固體,只要再一次旋轉(zhuǎn)或者搖晃一下瓶子就能看到更多的現(xiàn)象。如果瓶蓋密封得好,漩渦和層流可以持續(xù)很久。
  
  活動(dòng)原理
  一般來(lái)說(shuō),在一個(gè)裝滿水的罐子里,往一個(gè)方向運(yùn)動(dòng)的水看起來(lái)和往另一個(gè)方向運(yùn)動(dòng)的水沒(méi)什么兩樣。但是,洗手液那種比較黏稠的化學(xué)制品,可以讓你看清楚水流動(dòng)的景象。
  當(dāng)慢慢旋轉(zhuǎn)瓶子的時(shí)候,你很可能會(huì)看到水里有平滑的條紋。當(dāng)水層慢慢地流動(dòng)并且平滑地各自穿越的時(shí)候,你就看到這個(gè)景象了,科學(xué)家把這種現(xiàn)象稱之為“層流”。
  當(dāng)你忽然停止旋轉(zhuǎn)瓶子的時(shí)候,或者轉(zhuǎn)得非??斓臅r(shí)候,你可能看到很多漩渦和波浪似的形狀。當(dāng)一層水快速地流動(dòng)穿過(guò)另一層水時(shí),會(huì)帶來(lái)湍流,這在你看來(lái)就是漩渦。
  在設(shè)計(jì)飛機(jī)、汽車、輪船、高爾夫球和其他需要穿過(guò)空氣或者水的物體時(shí),人們就要研究物體穿過(guò)氣流或者水流時(shí)會(huì)產(chǎn)生怎樣的現(xiàn)象。在氣流或者水流中產(chǎn)生的獨(dú)特現(xiàn)象會(huì)影響飛機(jī)的飛行狀況,會(huì)影響汽車單位容積汽油所行駛的里程數(shù),會(huì)影響一艘船的航行速度,也會(huì)影響高爾夫球飛出去的距離。

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