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第25節(jié):游起來還是沉下去

怎樣把倉鼠變成化石? 作者:(英)米克·奧黑爾


在裝滿水的塑料瓶子里,可以讓諸如裝醬之類的小袋像潛水器那樣行動。如何去做呢?

我們讀到這個內(nèi)容并為之感到驚奇,于是我們在辦公室進行實驗,看看是不是這么回事,結果它是真實的。用一個在酒店或快餐店常見的小塑料袋,你可以讓它在一個裝滿水的塑料瓶子里,通過擠壓瓶子而上升或下降。這是為什么?怎樣才能做到?科學再一次提供了答案……

所需的材料

一個2升大小的塑料瓶子

尚未打開的小袋番茄醬、酸奶,或其他的醬類食品小袋

要做的事情

把瓶子完全裝滿水并投入小醬袋。先多用幾個醬袋,進行一下挑選可能要好些,因為需要找到一個剛好貼在水面之下漂浮的醬袋。用力旋緊瓶蓋,然后用力擠按。

會看到的現(xiàn)象

小醬袋將沉入瓶底。這令人感覺神奇。當你釋放對瓶子的壓力時,醬袋將會重新漂浮起來。

究竟發(fā)生了什么

擠壓瓶子的時候,壓力作用在水上。但是,因為液體一般抵抗壓縮,所以壓力轉(zhuǎn)移到醬袋上。醬袋里除了液態(tài)的醬之外還有少量空氣,空氣則很容易被壓縮,這樣由于受到周圍水的擠壓,醬袋所占據(jù)的空間減小。隨著其體積的減小其密度就會增大,當達到不能再讓其漂浮起來的密度點時,醬袋便會沉入瓶底。只有在停止擠壓瓶子使壓力降低的時候,醬袋才會重新回到表面。

附注:

漂浮的物體在液體中上升或者下沉時,作用在其周圍的力像物體的體積一樣都發(fā)生著變化。和在液體深部相比,物體在液體表面受壓縮的程度較小因而密度也較低。事實上,一個被適當壓縮的物體可以在液體中處于一種平衡狀態(tài),也就是既不上升也不下降。這些奧秘大多是阿基米德早在公元前3世紀發(fā)現(xiàn)的。

試著改變擠壓瓶子的力量,直到讓小醬袋剛好位于瓶子頂和底的中間。如果覺得費力,不妨用一把“G”形的鉗子,或者輕輕地用門和門軸擠壓。這基本上就是潛水艇工作的方式。為了控制浮力,潛水艇有一個壓力艙,可以充水或空氣。浮在水面時,艙內(nèi)充有空氣,潛水艇的密度比周圍海水的密度要低。為了潛入水下,潛水艇的壓力艙要充水,把空氣排走,直到潛水艇的總體密度大于周圍海水的密度。被壓縮的空氣(正常大氣壓下的體積這時被大幅減小,類似我們的瓶子被擠壓時醬袋中的空氣)被儲備保留在潛水艇上,可以重新充入壓力艙,讓潛艇隨著水從壓力艙中被排出而再次浮出水面。為了讓潛水艇在海面和海床之間航行,潛水艇上還裝備了一些特殊的壓縮艙,艙中攜帶著一種精密的空氣和水的平衡裝置。這些壓縮艙細致地調(diào)節(jié)潛艇的整體密度,讓潛艇在艦長選定的某個深度上獲得平衡的浮力。


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