儿童科学小实验 奇怪的浮沉子沙漏
实验描述
仔细观察左图动画:在一个装满水密闭的玻璃管中,有一8字形沙漏,其最大处外径比玻璃管内径略小。静置一段时间,沙漏停在管子的上部并顶到管子的顶端。现将管子倒置,你认为会有什么现象发生呢?人们往往认为沙漏会立即上浮,但令人惊讶的是沙漏并不立即上浮,而是停在水底不动,等一会儿,它又会开始上浮。对此,你是否有要把它弄个明白的欲望呢?
实验揭秘:
原来倒置玻璃管时,沙漏随之颠倒。此时沙漏“头重脚轻”,向旁边倾倒,由于沙漏最大处外径比玻璃管内径略小,所以它稍斜靠在玻璃管内壁上,两者之间有摩擦。玻璃管管壁给沙漏的摩擦力与沙漏受到的重力之和大于其所受浮力,所以它要停一会。随着沙的下漏,沙漏在水中慢慢立直,与管壁的摩擦力逐渐小直至消失,浮力大于重力,沙漏上浮。
下面的这个沙漏浮沉子主要由支撑架、活动框架、小沙漏、装有水的透明圆柱玻璃管(玻璃管的直径与沙漏的“肚状”部分的直径相当)组成。
请再仔细观察以下视频和图片,下图是沙漏运动过程中的一幕。装置制作:佚名;图文:董艳辉、陈海深
追根溯源:
此装置最初于1993年12月刊登在美国AApT举办的THEpHYSICSTEACHER杂志上,我国的《物理通报》于1995年第1期进行了转载,广西师范大学罗星凯教授的《中学物理疑难实验专题研究》一书中(广西师范大学出版社1998年6月第1版第121-122页),对此装置也有相关的介绍和讨论。
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