張軍
想必大家都知道,潛水艇可以通過(guò)改變蓄水艙中的蓄水量來(lái)控制自身的浮沉。那么,大家知道其中的原理嗎?讓我們用身邊常見的工具自制出“浮沉子”,一起來(lái)探索其中的奧秘吧!
在制作之前,我們需要準(zhǔn)備一根帶有彎頭的吸管、一些回形針、一把剪刀和一個(gè)塑料瓶。
先將吸管沿褶皺部分對(duì)折,用剪刀將吸管修剪成U形,兩邊各保留2厘米左右的長(zhǎng)度。然后,將數(shù)量相同的回形針分別卡在吸管的兩個(gè)端口上。調(diào)節(jié)回形針的數(shù)量,確保將其放入水中時(shí)只有吸管的一小部分露出水面(如圖1),這樣,一個(gè)“浮沉子”就做好了。
往塑料瓶?jī)?nèi)加入四分之三左右的水,然后將“浮沉子”放入瓶?jī)?nèi),擰緊瓶蓋。用力擠壓塑料瓶,如圖2所示,我們就會(huì)看到吸管往下沉,松開手后,吸管又會(huì)浮上來(lái)。
其實(shí),浸在水中的物體都會(huì)受到浮力的作用。當(dāng)物體受到的重力小于浮力時(shí),物體就會(huì)上??;當(dāng)物體受到的重力大于浮力時(shí),物體就會(huì)下沉。我們用力擠壓塑料瓶時(shí),瓶?jī)?nèi)氣體壓強(qiáng)增大,會(huì)將部分水壓入吸管中,導(dǎo)致“浮沉子”受到的重力增大(往潛水艇的蓄水艙注水同樣如此)。當(dāng)“浮沉子”受到的重力大于浮力時(shí),就會(huì)往下沉。而我們松開手后,塑料瓶?jī)?nèi)氣壓恢復(fù)正常,吸管中的空氣又會(huì)將水從吸管中壓出來(lái)。此時(shí),“浮沉子”受到的重力小于浮力,就又會(huì)浮出水面。
我們還可以用一個(gè)玻璃瓶(要足夠小,可以放進(jìn)塑料瓶?jī)?nèi))來(lái)制作“浮沉子”。只需要在玻璃瓶?jī)?nèi)注入適量的水,確保放入水中后,玻璃瓶可以瓶口朝下直立在水中,只露出瓶底(如圖3)。這時(shí),將玻璃瓶從水中取出,雖然瓶口朝下,但在大氣壓的作用下,水并不會(huì)流出來(lái)。同樣,我們將其放入裝有水的塑料瓶中,通過(guò)擠壓塑料瓶也可以控制玻璃瓶的浮沉(如圖4)。
同學(xué)們,讓我們一起動(dòng)手制作,然后念出魔法口訣“浮起來(lái)”“沉下去”,一起來(lái)給其他小朋友表演魔法吧!