第一个实验:毛细效应实验
在地面上,当我们把一根细的玻璃管插入水中,玻璃管里面的液面就会上升。你有没有发现这样一个规律:玻璃管越细,液面上升得越高,这也是人们称呼这种现象叫“毛细现象”的原因。
从本质上看,这其实是毛细管内水的表面张力和水的自身重力平衡的结果。毛细现象有很多应用,比如钢笔就是利用毛细原理为笔尖提供油墨的。
在太空中,由于感受不到重力的作用,只有表面张力的作用,表面张力就可以一直拉着水在玻璃管内运动,无论管子粗细,水都能慢慢充满整个管子,只是细的管子充满的速度较快而已。
在空间站的这次实验中,陈冬老师把三根粗细不同的管子插入水中,三根管子中的液体都能上升到管子的“顶部”,只是细管子上升得最快。
第二个实验:水球变“懒”实验
在空间站上,如果把一团水挤在空中,还是由于表面张力的作用,在空中就可以形成一个大水球,为了固定水球,可以把它放在一个带圆圈的支架上。
但这种大水球是不稳定的,刘洋老师用大注射器吹一下,水球就晃动不停。但当把一颗大钢球放入水球中,水球就很快停止下来了,这是什么原理呢?
其实,这个原理在生活中也很常见,当我们端一碗水的时候,水会晃动的挺厉害,但当我们把一张纸放入水中,水的液面就不容易晃动了。
无论是空间站上的水球,还是地面上碗中的水,都是由于加入了其他固体产生了额外的“阻尼作用”,能量容易耗散,就能更快稳定下来。
第三个实验:太空趣味饮水
你知道在地面上如果用细长的管子喝水,管子最多能多高吗?有外国朋友曾经做过这个实验,使出吃奶的劲,结果只能勉强吸到4米的高度。
理论上,即便用机器吸,水在管子中上升的高度也只能达到10米,这是由于大气压只能支撑10米高的水柱,这个道理初中物理上就讲过啦,这里就不多说了。
在太空中,刘洋老师用2米长的吸管,非常轻松就能喝到水,也是由于在太空感受不到重力,水不会产生压强的原因。
第四个实验:会掉头的扳手
这个实验非常神奇,当陈冬老师让一个扳手旋转起来后,扳手会不停地翻跟头。这是苏联航天员贾尼别科夫在空间站中偶然发现的,所以也叫贾尼别科夫效应,研究发现这个现象与扳手的旋转方式和它质量的分布有关系。
这个现象在地面不太容易看到,但是在太空中这就是小菜一碟。
实话讲,这种现象其实不大容易科普,这是因为要用到大学物理中的“转动惯量“和“角动量”的概念。简单来讲,扳手沿着不同的轴旋转的时候,转动惯量是不