说说“天宫课堂”里的浮力消失

“天宫课堂”太精彩啦,有趣的知识点让人意犹未尽。日前,航天员翟志刚、王亚平、叶光富在中国空间站为地面青少年带来了一堂精彩的太空科普课。在约60分钟的授课中,他们演示了微重力环境下细胞学实验、人体运动、液体表面张力等神奇现象,并讲解了背后的科学原理,其中大部分知识点和水有关。

太空演示:乒乓球浮在水中

玻璃水杯里有大半杯水,当乒乓球放进水杯的时候,并没有像在地球上那样浮在水面上,而是静止悬浮在水中间。

知识点:浮力

浸在流体(如水)内的物体受到流体竖直向上托起的作用力叫作浮力。浮力和重力有关,可以简单地理解为:重力想把物体拉回地面,而浮力想帮助物体离开地面。

在受重力影响的地球上,水下方的压强比上方大,处于水中的物体下部分所受的压强也大于上部分,导致水对物体产生向上的总压力,这就是浮力。而航天器在轨运行时,虽然达不到绝对失重状态,但处于一种受重力影响非常微小的微重力环境中。因为重力几乎不起作用,所以在航天器内,地球上不同高度压强不同的现象便不再存在,此时水中的乒乓球各部分受到水的压强相等,压力总和为零,因此不再有浮力。

太空演示:水膜上纸花盛开

将金属圈插入饮用水袋并抽出后,形成了一个透明的水膜。往水膜表面贴上一片小纸花,纸花在水膜上缓缓绽放,水膜仍然完好。继续往水膜中注水,水膜还能鼓起形成一个水球。

知识点:液体表面张力

当液体与气体接触时,液体表层由于分子间作用力的影响会产生收缩趋势,这种力叫作表面张力,这种力使得液体露于气体的表面就好像有一层张紧的超薄表皮。在太空舱内的微重力环境下,地球上微弱的液体表面张力会非常明显,使得水的形状总是维持露于空气的表面积最小的状态,相同体积的形状球形表面积最小,所以太空舱内漂浮的水总是聚集成水球,附着于物体上的水膜也总是收缩成面积最小的形状。在表面张力的拉伸下,纸团也会迅速展开。

编辑:张烨