在这个充满奇迹的世界里
物理
就像是一位蒙着面纱的神秘舞者
用TA的舞蹈解读着世界的规律
是时候给你的科学知识充电啦!
一起走进物理的世界
感受TA的魅力
探寻世界的奥秘吧!
将镁片和铜片插入橙子中,并连接上外电路,小灯泡就能发光啦!
这是因为镁具有较强的活泼性,能和橙子中的果酸发生反应产生Mg2+。化学反应的实质是电子得失。镁失去电子会沿着外电路跑向铜片,这会使铜的一侧显负电,而镁的一侧显正电。橙子中的Mg2+和其他阳离子会定向移动到铜片的一边,而橙子中的阴离子会定向移动到镁片的一边。橙子中有电荷的移动,外电路有电子的定向移动,整个电路就形成了一个闭合的回路,小灯泡自然就亮了。
为什么拿手机对着电脑拍照有波纹?这个波纹又是什么?怎么来的呢?
摩尔纹(Moire Pattern)又称水波纹,是泛指两个频率接近的等副正弦波叠加的时候产生的干涉条纹。当利用光学镜头设备拍摄电子屏幕(如LED屏、LCD屏等)或者高频重复纹理图案(如布料、瓷砖)时出现不规则的点状、条纹、曲线或者涟漪等形状干扰图像就是摩尔纹。
从物理上讲,摩尔纹是差拍原理的一种表现,也就是不同物体之间发生了波形干涉现象。差拍原理是两种不同频率的交流电相重合时,两者的向量相加,产生了幅度的变化即差拍,幅度变化的频率即为差频(两组频率之差),中频频率为两组电流频率之和的平均值,交叉处产生的低频脉动电流,成旋转的向量改变。
从数学上讲,两个频率接近的等幅正弦波叠加,合成信号的幅度将按照两个频率之差变化,两个正弦波的波峰叠加后,波形会发生变化。
2023年10月28日,在北京“哔哩哔哩超级科学晚”,储君浩院士让工作人员手持一块面板放置在腿部前面,起初透过面板还可看到人物的下半身,但将这块材料旋转九十度之后,储君浩院士的下半身消失不见了,并且能够清楚地看到人物身后的舞台场景,难道隐身术真的可以实现了吗?接下来让我们一起揭秘“隐身术”的原理!
首先,来了解什么样的材料才能实现隐身。柱镜光栅是由大量平行、等宽、等间距的多缝组成的光学系统,由一排排微小圆柱凸透镜排列组成,这是一种让光线有规律折射的神奇材料。
每一根柱镜光栅都会把背后的物体压缩成一个细条,当透镜数量足够多时就会把物体分解成无数个相同的细条,让人仿佛看不见了,从而在视觉上达到隐身的效果。简单的说,就是运用特殊的材料和设计,巧妙地改变了光线的传播路径,使目标物体在观察者眼中变得不可见。
众所周知,飞行,是人类亘古不变的梦想。在古代,人们尝试制作翅膀、使用爆竹等方式来实现飞天的梦想。随着科技的发展,人们发明了飞机、航空器逐步实现飞天梦。那么如此庞大的飞机是依靠什么原理飞上天空的呢?
飞机机翼呈现出流线型,机翼上部弯曲,下部平整。在同等空气流量的情况下,上部流速大,下部流速小,这样是利用了伯努利原理的推论:流速大,压力小;流速小,压力大。于是就产生了向上的升力,使飞机成功上升。
少年,江湖秘籍《轻功水上漂》近日流露出来,想知道怎么用小小的石头暗器打出完美的水漂吗?赶紧来阅读一下吧,切记,不要透露出去!
首当其冲便是“快”,根据动能和能量守恒知识,石头的抛射速度代决定了初始动能的大小,它的初速度给予它前进的能量,但是每次石头与水面碰撞一次将损失一定的能量,直到最后能量太低时石头就会落入水中。那么我们可以假设当水平速度维持不变时,打水漂便会永远进行下去,因此抛射速度也是越大越好。此谓之快。
其二便是“稳”。在石头掠过水面时角动量守恒,石头的自旋角速度可以让石头的运动更加稳定,若要形成水漂,石头在水中的运动过程需要保持方向不变,这就需要石片进入水中时必须存在自旋现象,类似于陀螺效应。这便要求我们丢的时候尽量弯下腰来,和水面尽量保持水平。
其三便是“准”。我们要掌握好运动方向和水面的夹角大小,如果石头的运动方向和水面夹角过大,那么石头就不会跳起来而是直接砸入到水中。当石头和水面撞击时,石头和水面保持20度的夹角就能产生最多次的弹跳。在这个角度入水时石头和水面的撞击的时间段最短,消耗的动能也是最少的,所以这个角度也被称为“黄金20度”。更为人乐道的是,丢掉速度,抛弃角速度,只要石头和水面保持20度,那么打水漂的次数将会达到对应的最大值。
十四种奇妙的物理现象
1.萤光素
这种萤光剂可以做为追踪器,从生物体内的探测到河川追踪通通可以派上用场,连NASA都会利用它来找坠落在海里的太空船。
2.欧不裂 (oobleck)
欧不裂 (oobleck) 不是液体也不是固体,如果你对它施加压力,象是挤压或是拍打,会使它变得更加浓稠且坚硬。
3.跳舞的欧不裂
把欧不裂放在音响上,随着音响的震动可以让欧不裂在你面前一边跳舞一边“变身”,如果想来点刺激的,你可以在欧不裂上染点颜色,效果会更惊人!
4.瞬间冰冻水!
《冰雪奇缘》真人版?别担心,这不是魔法!水凝结为冰时温度必须降低到凝固点,但有时即使达到凝固点时,水未必可以马上结冰,这阶段的水称之为“过冷水”(supercooled water)。只要过冷水的水质够纯,此时放一块冰块上去,过冷水就可以马上凝结为冰。
5.融化的汤匙。
其实这支汤匙是用镓 (gallium) 这种金属做的,在摄氏29度左右就会溶化掉了。所以别担心,这杯真的只是普通的水而已。
6.有磁力的液体。
这种液体称为磁流体 (ferrofluid),是一种具有磁力的液体。你可以用墨水碳粉、植物油和黎稀土磁铁就可以制作出这种磁流体了。
7.热冰现象。
和过冷水一样,醋酸钠一样可以瞬间结冰,当醋酸钠溶液处于过饱和溶液状态再碰到晶种后,可以触发处于不稳定状态的过饱和醋酸钠,就会产生过饱和醋酸钠溶液迅速结晶的热冰现象。
8.隐形球。
这种隐形球又称为super-absorbent polysaccharide,在水中时,它的折射和水折射非常接近,所以肉眼几乎看不见它的存在,只有把它舀出水面时才会“现形”。
9.牛奶艺术。
想要变身艺术家吗?“绘图”方法很简单,先在牛奶上滴入一些色素,并滴入肥皂水,当肥皂水滴入牛奶时会溶解扩散,上面的色素跟着一起跑,因而形成这样的艺术美图。
10.神仙下凡?
当把干冰放入水里时,它会释放大量的气体,不过在加入干冰之前,先在水中放一点洗碗精,你就能做出这种神仙下凡的特效了。
11.隔绝水的沙子。
这些沙子其实被覆盖在一种能隔绝水的化学物质 (hydrophobic chemical) 里,因此当沙子放进水中时,它会隔绝水,让他们都变成一坨,拿出来的时候也不会是湿的。
12.燃烧的小熊软糖。
别以为小熊软糖只有好吃而已,把它丢进加热的氰酸钾中,你就可以看见小熊软糖“发威”后的样子。还好平时的小熊软糖都很“温和”…
13.会弯曲的水。
别紧张,这只是单纯的静电反应而已,水分子具有极性,当水中带着的轻微正电被管子上轻微的负电吸引,就会出现你看见的“灵异现象”了。
14.自由落体变慢了。
影片中的男人不会什么巫术的。其实掉落的物体是由金属所制成,当经过同样是金属的管子时,产生的磁力让坠速度变慢,但由于地心引力的力量较大,因此物体最终还是往下坠。▲
1、洗衣服
杂质遇到了洗衣粉之后就会生成一种不能溶解于水的东西。
在于含有矿物质较多的海水或者泉水里用过量洗衣粉去洗衣服,那样不但白白浪费了洗衣粉,而且这些不溶于水的化合物会沉淀在衣服的表面上使白色的衣服变黄,日之已久会使丝维逐渐损坏。(这是可以用肥皂来堵塞船身漏洞的原因)
2、肥皂泡
由于肥皂泡里的气体是我们吹进去的。我们呼出来气体,除非在极热的天气,总是比空气热,也就是比空气轻,所以肥皂泡会上升。不过,肥皂泡的壁很薄,泡里的热空气很容易散失。
由于气体温度降低了,肥皂泡体积也随着缩小,相对的就是比空气重,所以就下降了。
3、沸腾
水沸点的高低,要受许多条件的影响,一般来说;水里面如果溶解有某物质,那么水的沸点就会升高,溶解的物质就越多,沸点也就越高;这就是淡水比盐水先开的原因。
4、烧稀饭
烧冷饭时,锅子在火不一会就听到锅推翻盖了,有蒸汽和气泡。当吃时,依然是冷饭。
冷稀饭是比较稠的胶状物体,不容易流动,所以它的传热性能要比水差得多。
当我们把冷稀饭放在火上时,贴火的部分受到高热,冷稀饭中的水很快就沸腾起来,可是上层的冷稀饭不能很快地吸收和传导下层稀饭的热,逼得下层稀饭的蒸汽不得不乱窜。
5、火焰
热空气比冷空气要轻一些,在火焰周围的空气是比较热的,热空气的上升和四周冷空气流动来补充的过程,维持了燃着的火焰总是熊熊向上。
6、钢轨
钢轨道是钢铁做的,但也热胀冷缩。虽然温度每升高1oC,铁轨只增长百万分之十二。京汉铁路的铁轨在夏天的全长接近1216公里。冬天1215270。4米。铁轨之间有自由伸缩的余地,也就是说靠了这些空隙来在冬天与夏天自由伸缩。
7、伯努利原理
当两艘船平衡地向前航行着的时候,在这两船弦中间的水比两船外侧的水流得快;因此两船的相对两侧从水里受到的压力,比两船外侧部分受到的压力小。
导致两船相撞。如火车以每小时50公里的速度前进时,它大约有8千克的力量吸引站旁的人。如在公共汽车上一样,当汽车转弯时乘客的脚上受到了地板给他的向心力。一方面使他跟着车子转弯;一方面使他向外侧倾跌。
8、锯子的使用
首先把尖齿一往左斜,一个往右斜地错开,这样的锯子用起来比较好使。如果锯齿完全平列着不错开的话,锯木时,由于锯齿锯成的缝恰好等于锯子的厚度,锯条与木头就会贴在一起,锯时得花很大的力气,而且不大能拉动,也不能来回地拉。
同时,锯片之间由于空隙小,锯时就增加了摩擦力,产生的热量也增高了。这样就容易使锯子折断。
如果要锯圆形的东西,应该用尖齿倾角度大一点的锯子,因为尖齿错开的角度越大,锯缝的阔度也大,这样就可以非常灵活地让锯子顺着圆线锯下去。
9、拎水
你拎水走路的时候,开始桶里的水随着人的走动,有些摇晃并且振荡起来,当桶里的水振荡得与人的步伐合拍的时候,水就振动得非常厉害,而溅出桶外,就是共振现象。有水桶上放一块木板或是叶子,能破坏这种共振现象,水就不会溅出来了。
10、针能浮在水面
在针的四周蒙上了一层油,这层油给缝衣针罩上一层薄薄的油膜。 油膜有股张力,它使针不沾着水,使它浮在水面上。
11、烟囱
当我们把炉灶生着的时候,灶里的空气也烧热了。空气一热就上升,它空出的位置就由屋子里的冷气补充进去。烟囱盖得高,上升的热空气升得快补进去的冷气也流得快,所以炉火烧得旺。
反之烟盖得低;上升的热空气升得慢,补进去的冷气也流得慢,所以炉火烧不好。
12、烧开水的锅
用锅来烧开水时,最热的部分在最上面;在最上面热的水化成水蒸气逃出壶外面。壶中最热水约是100oC,可是水壶底部分是另一种情况。它还在不断吸收热量,所以当壶里的水刚开的时候,我们用手去摸摸壶底就感到不大烫手。
13、燃烧的火焰
大大小小的风,都是太阳照射的结果。我们知道在地面附近十公里左右的高度内,厚厚地覆盖着一层空气。
在阳光照射下,海洋上空与地上的上空的空气冷热程度是不一样的。假如你取同样体积,不同温度的空气来称一下,就会发现热空气比空气要轻一些。
正是由于这个缘故,所以温度较高的热空气就会从地面向天空升起。当四周冷空气流动过来补充的时候,就形成了我们天天遇到的风。
很明显在火焰周围的空气比较热的,热空气的上升和四周冷空气,流来补充的过程,维持了燃着的火焰总是向上。
14、结冰
如果室外温度已经到0℃,可以发现清水已经结冰了,而其他的水却还未结冰,这说纯水的凝固是0℃,而糖水和盐水的凝固点却低于0℃。
海水中含有的盐分很多,所以还不容易结冰。也可以将一杯水和一杯盐水同时放入冰箱做实验.
15、冰冷食物
冰的空气受冷后就沉,周围的空气却不断流过来补充。我们需要的冷空气。正确方法是把冰块放在物体上面,这样做,被冰冷却的空气,便会很快下沉,给物体四周罩上一层“冷气帘子”而且不断地把物体散发出来的热赶走。
16、煤炉和油灯
一般煤炉或油灯的燃烧,都是含炭物质和空气剧烈的化合过程。煤炉中煤炭在燃烧0—8摄氏度发出热,使它的温度维持在燃点以上并且经常给炉子供给空气,所以会不断地燃烧。
如果对着煤炉扇风,就使煤炉的通风更迅速;得到了更多的气,而且煤炭聚在一起,温度不致降低,当然也是燃烧得更旺了。
可是你对着油灯扇风那就不同了。油虽然也是靠燃烧发出的热,来维持燃点以上的温度,不过它达到燃点温度的范围很小,当你用扇子对着它扇时,由于火焰被扇得离开灯火,灯火燃烧的温度就马上降低到燃点以下,油灯也熄灭了。
17、水与水银
水银和水起来,水银自己相互吸引的力要比水自己相互吸引的力大得多,所以无论水银落到桌子或者地上,它总成为一粒粒的“珠子”,而不会象水那样沾附在其它物体的上面,由于这个缘故水银从容器里倒出来的时候,它毫无“牵挂”跑得很快。
但水却要和容器的器壁“拉拉扯扯”,这样自然流出来得快慢些。
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