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雨天转动雨伞,伞面水珠齐刷刷向外飞溅;洗衣机高速脱水,衣物水分瞬间被甩离;呼啦圈不停旋转,牢牢贴在身上不会掉落…… 这些随处可见的生活场景,背后藏着怎样的物理秘密?本期《科普总动员》之 “科学议事厅”,丫丫姐姐携手四位小记者,邀请济南市历城第二中学李潇爽老师,通过三组趣味小实验,带你揭开看不见的惯性离心力的奥秘。

给孩子的梦想

插上科技的翅膀

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气球里的“魔法”水环

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旋转气球,气球里的水为何会凭空向上聚拢,形成一条完整的水带?

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实验器材

气球、清水、色素(增强视觉效果)、打气筒、绳子、剪刀

实验现象

•气球静置时,水全部沉在底部;

•拉紧绳子快速旋转气球,瓶内清水向上聚拢,形成一圈完整水带;

•停止旋转,水瞬间回落到底部。

实验原理

气球高速转动时,气球内壁和水之间的摩擦力带动内部的水一同做圆周运动。水旋转后依靠惯性产生离心现象,水会远离气球竖直中心轴,向气球侧壁靠拢;转速越快离心力越大,强大的离心力克服重力,把水紧紧压在气球内壁,水向上聚集,形成水带;旋转不停,离心力和重力保持受力平衡,水不会掉落。当气球停止旋转,离心力随之消失,重力占据主导,水就重新回落到底部。

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隔空悬浮的神奇乒乓球

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不用手碰,怎样让乒乓球乖乖跟着杯子移动?

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实验器材

玻璃杯、兵乓球

实验现象

•手持杯子高速旋转,无需触碰,乒乓球牢牢贴在杯壁,还能跟随杯子转移;

•转速放慢后,小球转几圈缓缓落下。

实验原理

杯子带动乒乓球同步旋转,小球因惯性产生向外的离心趋势,杯壁挤压力充当向心力。转速越快,摩擦力越大,足以抵消乒乓球重力;转速降低,离心效应减弱,摩擦力不足以支撑小球,小球便掉落。

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自制迷你加速“水龙卷”

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倒置水瓶后,水滴答落下,旋转后为何瞬间冲出“水龙卷”?

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实验器材

两个矿泉水瓶(两瓶盖打孔并用胶带固定)、水

实验现象

•水瓶倒置静置,水流断断续续、滴落十分缓慢;

•双手水平旋转整套水瓶,瓶内快速形成中空水龙卷,水流顺畅快速向下流淌。

实验原理

静置状态下,水和空气互相挤占通道,水流受阻;旋转产生离心效应,水体紧贴瓶壁,中间留出空气通道,空气与水流互不干扰,水流便能快速流下。

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离心力全称“惯性离心力”——它是旋转参考系里“虚构”的等效力,本质是物体惯性的体现,不存在施力物体。虽然这个力本身不真实,但高速旋转带来物料分离、物体甩脱、人体超重的惯性现象、效果客观真实存在。因此科学家顺势利用这种惯性效应,将其运用在工业离心机物料分层、航天大型离心机模拟超重环境等诸多领域,充分发挥离心效应的实用价值。

更多知识,周六17:20锁定《科普总动员》,和丫丫姐姐一起解锁惯性离心力的隐藏奥秘!

由山东省科学技术协会主办

山东省科技馆

山东广播电视台少儿频道

共同推出的青少年科普教育

电视栏目《科普总动员》

每周六 17:20

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