在我們每一天的生活中,會有很多“看不見”的現(xiàn)象發(fā)生,比如,用吸管喝水時會違背“水往低處流”的道理,杯子里的水不見了:有線電話會通過看不到內(nèi)部構(gòu)造的線路把我們的聲音傳向遠方,加熱含有水的密閉容器后,瓶口的阻礙物會被無形的力量托舉起來。
但事實上這些“看不見”都是真實存在的,這些情況的發(fā)生也是遵循一定原理的,在今天介紹的這個動畫中,你就會發(fā)現(xiàn)這些奇妙現(xiàn)象背后的答案。
經(jīng)典科普動畫《The Way Things Work》,中文譯名為《萬物運轉(zhuǎn)的秘密》,如同其名稱所述,這部動畫講的就是一些我們常用物件的工作原理。
這是一部以猛犸象小島生活為背景的動畫片,這里的居民會時不時遇到一些日常的問題,這些小事情雖然都較為常見,但并不總能被輕松解決。
因為其中很多事情都涉及物理知識,只有了解了相關(guān)原理才能明白處理辦法。
不過這些物理知識都不難,動畫非常注重科普性,通過圖示和過程演示來講解相關(guān)知識,每個機械原理都可以被非常形象地表現(xiàn)出來,并通過生動有趣的故事情節(jié)把知識點嵌入,在整體呈現(xiàn)上更加流暢,如果想一窺機械世界中萬物的運轉(zhuǎn),這是一部很推薦的動畫作品。
在每集的內(nèi)容編排上,大致都遵循這樣的順序:村民們遇到了一些難題十分棘手,經(jīng)過嘗試無果后,這個時候,懂得機械運作原理的人就會出場幫忙解決,并把原理告訴給眾人。
從某種程度上,這不僅是一部科普動畫,更是一本機械世界運轉(zhuǎn)秘密的剖析指南,是給所有熱愛物理的小朋友和對世界永遠好奇的大朋友打開大門看見一切“看不見”的鑰匙。
在本期,請跟隨我們的腳步一起去動畫中見證4個我們“看不見的”奇妙現(xiàn)象背后的原理吧。
水與壓力
現(xiàn)象1
運用吸管可以把水從與地面而言相對的低處轉(zhuǎn)移至高處。
思考 請你先自己想一想為什么會發(fā)生這種現(xiàn)象呢?
原理 當你使用吸管時,你會先把空氣吸入,這時,杯子里的水就會受到外界大氣壓強的作用被向下推擠,從而通過吸管進入你的嘴里。
體驗 請你準備一個杯子和一根吸管,把杯子倒上水,用吸管來喝。試著去體會和感受一下壓力的存在吧。
現(xiàn)象2
運用疏通管道的工具一次或多次向下壓堵住的管道口,可以把堵塞物和廢水排走,起到疏通管道的作用。
思考 工具有沒有直接接觸到水呢?如果沒有,那水是怎么被“壓”走的?
原理 當把工具放到管道口并向下壓的時候,密閉空間就形成了,你的推力會通過工具到達管道中,形成向下的壓力,作用于管道中的物體,這些堵塞物由于壓力的作用被向前推。當你向上稍提工具時,管道中的物質(zhì)會被回吸,反復幾次,堵塞物便不會在一個地方被一直卡住,管道因此得以疏通。
體驗 請你試一試在沒有堵塞物的時候用工具在管道口進行下壓,和在管道被堵住的時候再下壓,感覺上有哪些區(qū)別。(安全提示:一定不要為了體驗而故意扔東西將管道堵住哦)
電與訊息
現(xiàn)象3
通過有線電話可以和遠在異地的朋友進行語音聯(lián)系。
思考 這件事情一定不是你的聲音順著電話線就能跑到對方的電話中這樣簡單,請你先想一想,你的聲音可能在電話線中發(fā)生了哪些變化?
原理 電話線的塑膠外殼中包裹著一種叫作電纜的東西,當電話這端的講話者通過話筒說些什么時,你的聲音會被換成相應的電訊號,它們會被導電的電纜傳送到聽筒的另一端,對方電話中的裝置會把電訊號再還原成聲音。
體驗 你家里有沒有有線電話?請給你的朋友打一個電話吧,聽聽對方的聲音和面對面說話時有何不同。
力與溫度
現(xiàn)象4
對于一個裝著水的容器,在其下燒火加溫時,容器口的小閥子會被抬起。之再后用綠色的水桶對著這個容器澆冷水,小閥子又會落下。
思考 你覺得一冷一熱的溫度變化為什么會導致小閥子在位置上發(fā)生改變呢?
原理 這同樣也是蒸汽機的工作原理。當溫度升高時,密閉空間中的水受熱蒸發(fā)為水蒸氣,容器中的氣壓變大,因此對圓柱中的閥門產(chǎn)生向上的推力。當降溫時,容器中的氣體密度會隨之改變,氣壓也會降低,因此閥門不再受到推力而回歸原位。
體驗 你可以試試用家里的蒸鍋模仿這一裝置,把裝有少量水的蒸鍋放在火上并蓋上鍋蓋,這里的鍋蓋就相當于我們上面所講的小閥子。過一會觀察會有什么現(xiàn)象發(fā)生呢?
你不用單獨準備綠色水桶,因為只要把火關(guān)上就能起到同樣的降溫作用啦,請你在關(guān)火一會之后觀察—下會有什么現(xiàn)象發(fā)生。
(安全提示:這個實驗比較危險,因為需要用到火,請一定要在家長的陪同下完成實驗。)