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1.如何通俗地解释贾尼别科夫效应?
2.山间的“云雾缭绕”是如何形成的？下雨天车的行驶速度够快也会在车的周围形成一圈类似的水雾，雾化器也可以喷出水雾，这三者的原理一样吗？
3.全红婵跳水水花为什么这么小，有什么物理因素影响吗？
4.为什么照太阳会产生星芒？为什么有几条芒特别长？
5.为什么煮粥煮豆浆容易溢锅，而煮开水不会溢锅？
6.为什么风扇前面有风后面没有风？
7.为什么饿肚子开始很饿，时间长一点又不饿了？
8.大佬你们好！刚看到央视新闻发布了钱塘江鱼鳞纹美景，想咨询一下形成这种美景的原由？
9.如果有一天全世界的尺子都消失了，如何重新定义1米有多长?
10.在化学上形成共价键的两个电子在物理实际上是绕哪个原子核旋转的？
11.为什么吃酸的东西会流口水?
12.行李箱密码锁的设置是什么原理?

Q1

如何通俗地解释贾尼别科夫效应?

by Principia

答：

贾尼别科夫定理是航天员贾尼别科夫在空间站发现的，如图1所示，他发现在空中绕轴旋转的蝴蝶螺母在旋转过程中会多次发生180度的翻转，即图中螺母翅膀从朝左变成朝右，再经历一段绕轴旋转后，朝右变成朝左，依此重复。正是由于太空站处于微重力，螺母不会迅速掉落，该现象才非常明显。

要解释这一现象，我们需要用物理学的语言来更准确地描述。首先要理解角动量这个概念，我们可以用角动量来描述一个物体的旋转运动状态。顾名思义，角动量和动量有着相似之处，动量的表达式是质量乘速度，而角动量的表达式是转动惯量乘角速度。就像如果没有外力，物体的动量不变；没有外力矩，物体的角动量也不变，这就是角动量守恒。与质量类似，转动惯量是衡量一个物体旋转运动的自身属性。但值得注意的是转动惯量通常不是一个标量，只有在转动轴为主轴的情况下才为标量，也就是角动量方向和角速度方向相同时，转动轴才能被称为主轴。

而贾尼别科夫效应在任何一个满足三个主轴对应的转动惯量不同的物体上都能体现。当物体在绕着数值大小第二的转动惯量对应的主轴旋转时，只要旋转轴和第二主轴稍有偏离就会发生螺母翻转的现象。这是因为通过能量守恒和角动量守恒的计算，可以得到螺母在绕第二主轴运动时，旋转轴稍有偏离，绕其它主轴方向的旋转运动的角速度也会产生。而现实中的物体很难做到旋转轴和主轴完全重合，螺母在绕轴旋转时，在另一个主轴方向产生了角速度，所以会发生翻转。

参考资料：

1. 网球拍定理（科普） - 小时百科 (wuli.wiki)
2. 贾尼别科夫效应究竟隐藏着什么样的神奇机密_哔哩哔哩_bilibili

by 小线

Q.E.D.

Q2

山间的“云雾缭绕”是如何形成的？下雨天车的行驶速度够快也会在车的周围形成一圈类似的水雾，雾化器也可以喷出水雾，这三者的原理一样吗？

by 林1纯

答：

不完全相同。 雾的本质 是浮游在空中的小水滴或小冰晶组成的水汽凝结物，如果空气中所含的水蒸气多于一定温度和压强条件下的饱和水汽量，多余的水汽就会凝结液化，变成小水滴或冰晶，从而形成雾。我们可以提炼一下形成雾的主要条件：空气中的水含量多；气温降低、压强增大时水更易液化。

山间植被茂密， 蒸腾作用 会增加空气中的水汽含量，由于海拔高，气温低，当空气中的水汽随着山势上升，遇到陡峭的山峰和岩石时，就会迅速冷却凝结，形成云雾。在清晨和傍晚，气温降低，也有助于形成云海景象。

下雨天空气湿度很大，车周围的雾气主要是由于车内外的 温差 造成的。当车内温度较高时，车窗上的水汽会凝结成雾；如果车外温度高，车外的水汽也会遇冷凝结，加上车速快，增大了车和水汽的接触机会，起雾会很快进行。

而雾化器不是像前两者将气态的水变成液态的水，而是利用一些 物理手段 将液态的水切割或者震荡成细小的小水珠，如压缩空气、超声等。

by 小线

Q.E.D.

Q3

全红婵跳水水花为什么这么小，有什么物理因素影响吗？

by 万万

答：

关于成功压水花的关键主要有三点，笔者在此总结一下：

1. 垂直入水 。跳水运动员在入水时让身体与水面的接触面积尽可能地小，把能量尽可能地带入水下，在水下进行消耗。

2. 翻掌推水 。入水的手型不是楔形（尖状），而是手指相扣的佛手型，尖状手型可以减少入水的阻力，但是并没有压水花的作用。人体入水时，被挤压的水要往别处去，而水可以认为是不可压缩的，水往阻力最小的方向跑就会形成第一波水花。而掌面入水时，水受挤压向四周扩散，向上的水花就不明显了。其实入水的手势是经历了一系列的发展优化的，曾经还用过类似如来神掌的手势，不过难以在入水时保持姿势的稳定。同时手掌的姿势并不是不变的，会做一个称之为“揉水”的动作，不同揉水动作使得不同人压水花的效果不同。

3. 拐弯揉水 。揉水，就是在运动员入水后，会做一个把水推开的动作，这个动作是成功压水花的关键。当人体跳入水中时，高速的运动会带入一部分空气，形成水泡，由于空气密度比水低，任由其发展就会形成大的第二波水花。另外，人体高速下落带动下坠的这部分水快速流动，根据伯努利原理，速度快的地方压强小，两边的水速度慢压强大，就会使得两边的水向内挤向中间的水，而空气的阻力小，因此再次向上形成水花，同时产生振动，发出水浪的声音。通过拐弯揉水这个动作，降低人体向下的冲击，减缓中间水的流速，同时手掌拨水的动作把带入的大水泡切碎，也减少了两侧与中间水的压差，让能量重新分配，使得入水后只形成不高的水浪和大量的小气泡而不形成大的单个水花。

参考资料：

1. 要想水花压得好，你得……

by opzk

Q.E.D.

Q4

为什么照太阳会产生星芒？为什么有几条芒特别长？

by 苍浪子

答：

相机的星芒效果是通过光线通过镜头光圈时发生 衍射现象 产生的。当光线通过镜头的小光圈边缘时，每个光圈叶片都会对光线产生衍射作用，形成从中心点向四周散开的光线图案。这些衍射图案相互重叠，最终在照片上形成我们看到的星芒效果。

我们知道，由于光的波粒二象性，光通过单缝会产生衍射。

如果把单缝换成小孔，又会出现什么现象呢？不难想象，这时候的衍射图像就变成了一个个半径越来越大、共享一个圆心而环环相扣衍射圆环。其实，在狭缝、多边形小孔、小圆孔等形状各不相同的情况下，所产生的衍射图样也五花八门，而且经研究表明这个衍射现象还遵循“偶数边的小孔产生对应偶数个光刺、奇数边的小孔产生2*对应边数个光刺”的规律。

相机中的星芒现象，就是光线通过光圈结构时发生了衍射现象。球面光透过无焦系统后变为平行光，平行光透过光圈发生 夫琅禾费衍射 ，再透过聚焦系统，进入接收面被电子元件探测，最终被记录于相机的内存中。

当多边形的直线边变为圆弧边时，星芒变为光束状；当光源透过圆形光圈时，星芒完全消失。由此，答案显而易见：衍射发生在边缘和夹角上；多边形的边越直，边角越多，光圈衍射产生出的星芒越发锐利丰富。有的星芒长，就是因为光线的入射角度偏离，导致星芒长的那个方向的衍射更强。

因此，如果 想要避免星芒 ，可以使用没有边角的光圈或增大光圈； 想要产生更多星芒 ，可以采用多边形光圈并适当缩小光圈。

参考资料：

1. 陈耿剑,周新宇,何春清,等.由多边形小孔的远场衍射解释灯光的星芒[J].物理实验,2019,39(03):27-31.
2. 用物理解释摄影，如何拍摄漂亮的星芒？
3. 如何从物理学角度解释“耀眼的光芒”

by opzk

Q.E.D.

Q5

为什么煮粥煮豆浆容易溢锅，而煮开水不会溢锅？

by 匿名

答：

煮粥时泡沫溢出来的原因主要是由于 粥中的淀粉 在加热过程中遇水膨胀形成糊状物质，这些物质在气泡表面形成薄膜，糊糊表面张力和黏度都比水大，泡泡难以上升到表面，也难以破裂，最终越积越多，越升越高，最终导致溢锅。

而煮水不会溢锅，是因为 泡泡 会轻易上升到表面然后破裂，而且现在的锅盖都设置有一个排气孔，帮助水蒸气排除，防止因为内部气压过大而顶飞锅盖。

如果想要 防止溢锅 可以，控制火候：当粥开始冒泡时，将火调小一些。过大的火候会导致粥冒出很多泡，容易溢出。锅盖留缝：在熬粥的时候把锅盖留一个小缝隙，这样蒸汽可以从缝隙中排出，而不会把粥冲出来。‌加入食用油：在煮粥时，可以在锅里加几滴植物油。植物油会在锅的表面形成一层薄薄的油膜，这层油膜可以起到抑制泡沫的作用，还可以防止粥的米粒粘在锅壁上，从而避免粥因为粘在锅壁上而被冲出来。

by 蓝多多

Q.E.D.

Q6

为什么风扇前面有风后面没有风？

by Hayabusa

答：

从流体力学的角度来看， 风扇的扇叶通常具有特定的倾斜角度 ，这种设计使得当扇叶旋转时，它们能够对前方的空气产生推挤效应，即向前推动空气，形成气流，这就是我们感受到的风。扇叶的这种倾斜确保了大部分气流被有效地导向前方，从而在风扇正面产生明显的风力。

与此同时，风扇后方的空气则因为扇叶的旋转形成的 局部真空效应 (低压区)而被吸入，但 这个过程并不产生显著的定向风，而是为了维持空气流动的连续性，因此感觉上后方没有风 。这种设计确保了风扇能有效散热和提供舒适的凉风，而背面的空气流动特性则是这一功能的副产品，不被设计为直接产生风力。

参考资料：

1. 为什么电风扇后面不出风？

by 鱼非我

Q.E.D.

Q7

为什么饿肚子开始很饿，时间长一点又不饿了？

by HAOW

答：

饿肚子开始很饿，但时间长一点后又不饿了，这是因为我们的身体启动了一系列的 生理机制 来应对能量短缺，实质是一种保护机制。其实这种调节机制我们中学生物课就介绍过。

1. 身体会通过 血糖 来调节饥饿感。当血糖降低到一定水平时，身体会发出饥饿信号。进食后，食物中的 碳水 化合物会迅速补充血糖，消除饥饿感。如果长时间不进食，身体会分解肝脏中的肝糖原来维持血糖水平。

2. 身体通过 肝糖原 分解来补充能量。肝糖原是肝脏储存的糖分，用于在血糖低时迅速补充。但肝糖原储量有限，长时间不进食会导致肝糖原耗尽，身体开始分解肌肉和脂肪来产生能量，这称为糖异生。

3. 当上面两项不足时，会通过 肌肉和脂肪 分解来补充能量。当肝糖原不足以维持血糖时，身体会分解肌肉和脂肪，产生酮体作为新的能量来源。这个过程称为 酮症 ，会导致饥饿感减弱，因为身体已经适应了低能量状态。

by opzk

Q.E.D.

Q8

大佬你们好！刚看到央视新闻发布了钱塘江鱼鳞纹美景，想咨询一下形成这种美景的原由？

by QTF

答：

钱塘江的入海口非常宽阔，形状就像一个 喇叭口 ，由于这种特殊的地形，这里的潮水涨落非常明显，是世界上知名的涌潮发生地。涌潮之所以会发生，是因为河水在入海口处遇到了较大的阻力，而且这个阻力由表面向底部逐渐变大，最终造成了上部涌入海水流动速度大大高于底部的情况，此时海水就像一面“水墙”一样向前推进，因此被称为 涌潮 。

钱塘江的潮水种类繁多，可达十种左右。其中的 一线潮 是比较常见的一种潮水，当潮头的高度较大、推进速度很快时，就会再水面上形成一条极速推进的白线，因此得名“一线潮”。钱塘江的很多潮水种类，都是在涌潮的基础上，通过一线潮的叠加而形成的，比如十字交叉潮、对撞潮等，当然也包括鱼鳞潮。

鱼鳞潮的形成则需要诸多因素的巧合才能有几率出现，所以它是难得一见的奇景。首先，必须要在一个区域内，同时形成 两股平行推进的“一线潮” ，通常情况下是南北两股。在推进的过程中，两股“一线潮”的速度和强度也要不一样，其中一股演变为“波纹潮”，速度加快，而另一股速度较慢，在推进到一定程度以后潮头开始出现破碎。如果一股潮水的潮头在破碎时，刚好与另一股波纹潮出现交叉时，就会叠加同时形成海水的“波峰”和“波谷”，最终产生了鱼鳞状的潮水来。

参考资料：

1. 钱塘江出现壮观的“鱼鳞潮”！如万马奔腾之势，到底怎么形成的？

by Sid

Q.E.D.

Q9

如果有一天全世界的尺子都消失了，如何重新定义1米有多长?

by 茂茂猪

答：

其实尺子只是用来方便测量的工具， 一米到底有多长其实只是人类规定的 ，这个规定被广泛接受后就成了共识。成人对于1米是多长也是经历了一个幼年时期的训练后，形成了一种感性的经验性的认知。小孩子对此没有经验性的认知，才会发生拿出40米的大刀削15米的铅笔的有趣一幕。如果以这个孩子的答案来定义铅笔是15米，被广泛接受的话，那么这个铅笔就是所谓的“尺子”。

那么小编开动脑筋，来预想一下还有哪些可以定义长度单位的方式：

1. 基于某些物体的尺寸 。即上面15米铅笔做尺子的例子。

2. 基于自然现象 。即利用自然界中一些固定的、可测量的现象来定义1米的长度。例如，地球自转一周的时间约为86400秒，可以利用这个时间周期与地球周长的关系来估算1米的长度。

3. 基于其他标准单位 。如果其他标准单位仍然可用，我们可以尝试通过它们来间接定义1米。例如，我们可以利用重力加速度的测量方法来反向定义长度。单摆的周期T与摆长L和重力加速度g的关系为T=2π(L/g)^(1/2)。通过测量周期，和已知的重力加速度，可以定义出长度单位。

by opzk

Q.E.D.

Q10

在化学上形成共价键的两个电子在物理实际上是绕哪个原子核旋转的？

by 偷懒小蚂蚁

答：

在描述原子核外电子的分布时，我们通常用 电子密度分布 这个概念，而不是直接描述单个电子的位置。这是由于电子在原子核外做杂乱无章的运动，导致我们无法准确地描述单个电子位置，只能计算出它出现在某处的概率，这也是为什么我们常常将电子称为 电子云 。

共价键本质上是一种原子间的静电作用 。几个原子通过共用电子对结合起来，电子对的形成会降低体系能量，在其中起着“胶水”的作用，让整个分子得以稳定存在。形成共价键后，原子核之间电子的密度会明显增大。

可见，即使形成共价键后，我们也无法准确描述电子的位置，电子还是在不同原子核外做杂乱无章的运动，只是两个原子核之间电子出现的概率会有增加罢了。

by Sid

Q.E.D.

Q11

为什么吃酸的东西会流口水?

by 大哈

答：

吃酸的东西会流口水，这一现象源自 人体的生理机制 。当口腔中的味觉感受器接触到酸性物质时，会通过神经传递信号给大脑，大脑随即发出指令，促使唾液腺分泌更多唾液，以帮助消化和稀释食物，减轻口腔中的不适感。这种反射活动是人生来就有的本能反应，属于 非条件反射 ，涉及大脑皮层以下神经中枢的参与。

这种本能反应的目的是多方面的：首先，唾液含有酶，如唾液淀粉酶，能帮助预先消化食物；其次，增加的唾液量有助于稀释酸性物质，保护口腔黏膜免受过强酸性可能带来的伤害；最后，充足的唾液还能润滑食物，便于吞咽。

此外，这个过程还可能涉及 条件反射 的参与。条件反射是通过学习和经验形成的，当我们反复体验到酸味食物带来的口感时，大脑会将酸味与唾液分泌建立起关联。久而久之，即便只是看到或想到酸味食物，大脑也能自动发出信号，让唾液腺分泌口水(小鱼在写这个回答时就一直在流口水~)。这种生理机制也与“望梅止渴”的故事相呼应。

by 鱼非我

Q.E.D.

Q12

行李箱密码锁的设置是什么原理?

by 王小明

答：

因为行李箱密码有多种规格和样式，这里介绍按压式 TSA海关锁 。

行李箱上的转轮从0到9有十个数字，内圈有10个齿轮与数字对应，这些齿轮与轮毂的齿轮互相咬合一起运动。轮毂外圈有一处缺口，请记住这个关键的缺口，缺口的正下方对应着一个凸齿，刚好可以穿过一根带有凹槽的轮轴。

轮轴上有三处凹进去的位置，轮毂可以在此旋转，当凸齿与凹槽队齐时，轮轴就可以前后移动了，这样的密码轮组有3个， 只有当所有的凸齿都对应在凹槽的位置，轮轴才可以前后移动 。仔细看轮毂外圈的缺口也全部对应着轮轴的凹槽，此时把它反过来就是正确密码233推动开关完成开锁（因为这个锁头是反着放的，所以反面才是密码哦）。