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老橙子讓槍變小

生活 更新时间:2025-01-26 05:22:43

阿基米德曾經說過,給他一個支點和一根足夠長的撬棍,就能把整個地球撬起來,這說的其實是杠杆作用。杠杆作用在生活中的應用非常廣泛,也給人類的生産生活帶來了巨大的便利。比如我們常見的壓水井,就是典型的杠杆作用在生活中的具體應用。

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壓水井示意圖。圖片源于網絡

撬動地球畢竟是一種理論模型,我們無從去實際驗證。但是,如果給你一個橙子、一把尺子和一張普通的白紙,你能用一個橙子将白紙撬起來嗎?又能撬多高呢?一個橙子的重量遠遠大于一張普通A4紙的重量,如果有一個合适的支撐杆,應該能利用橙子對支撐杆的擊打力量,将這張紙高高的彈撬起來。實際情況真會如此嗎?背後又隐藏着什麼科學奧秘呢?今天我們不妨通過一個簡單的實驗來一探究竟。

在實驗開始前,我們需要先準備以下材料及器具。它們分别是:橙子1個、鋼尺1把、A4紙1張。

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​材料準備好後,将鋼尺放在可以受力的桌沿上,确保鋼尺約1/3的長度處于懸空狀态。

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​接着,将一張普通的A4紙居中平鋪在鋼尺上面,邊緣與桌沿平齊。

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​現在,就到了小朋友最喜歡的環節了,我們将一個橙子從鋼尺懸空部位的正上方讓其自由落體,接着再用手掌拍打、用拳頭捶打鋼尺的懸空部位,最後再用一個重量較大的番石榴也從尺子懸空部位的正上方落下,看看鋪在鋼尺上面的這張白紙在這些擊打力量下會不會彈起來?又能彈多高?

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​首先,橙子落下砸到懸空的尺子後,A4紙并沒有高高彈起,隻是稍微移動了一點點。是不是力量不夠呢?

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​接着看看用手掌擊打的效果,同樣,紙張也沒有彈跳起來,隻不過在原來的地方微微發生一些移動。

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​既然用手掌拍打可能力度還是不夠,再用拳頭捶打懸空的尺子試試。結果,白紙仍然沒有像意料中那樣被高高彈起,也僅僅是發生左右位移的幅度較剛才大了一點點而已。

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最後,從尺子懸空部位的上方用一個較重的番石榴自由落體,尺子居然被砸彎,番石榴順着尺子的傾斜方向落到了地上,而鋪在尺子上面的白紙依然較好的保持原樣,依舊沒有被尺子高高的彈跳起來。

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​究竟是一種什麼神奇的力量讓白紙緊緊的依附在桌面上,任如此之多的擊打力量也撬不動它呢?原來,在A4紙的周圍緊緊的包裹着大氣壓,鋪開的白紙占有較大的表面積,大氣壓垂直作用于白紙的表面,使其緊緊的被壓在桌面上。剛才各種擊打力量不足以克服大氣壓力,所以白紙并沒有被尺子高高的撬起來。

在我們生活的世界裡,到處充滿了空氣,它占據了一切的自由空間。而大氣層是包裹在地球表面的一圈厚厚的空氣層,厚度大約是1000千米,越接近地面大氣壓力就越大。它會向我們的身體和其他的物體施加壓力,但卻沒有人能夠實際感受到。

在三個世紀以前,德國的馬德堡市曾公開做了一個實驗,人們将兩個直徑為37厘米的空心銅半球合起來,使之密不漏氣,然後用抽氣機把銅球裡的空氣抽掉。然後在每個半球的環上各拴上四匹壯馬同時向相反方向拉,兩個半球無法分開。最後,用了20匹大馬,随着一聲巨響銅球才一分為二。這就是著名的馬德堡半球實驗。該實驗說明,空氣不僅是有壓力的,而且這個壓力還很大。一個成年人的身體表面積平均為2平方米,他全身所受的大氣壓力為20萬牛頓。

人們根據大氣壓的原理研制出了很多實際的應用。比如:把帶有吸盤的塑料挂鈎貼在平滑的牆面上就可以用來挂東西;活塞式、離心式抽水機能把水從低處抽到高處;用高壓鍋可以更快的使食物煮爛;茶壺上開一個小孔,水才容易倒出來;還有,用吸管吸飲料、注射器針管吸藥液等等都與大氣壓密不可分。

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吸盤挂鈎。圖片源于網絡

科學奶爸要給大家提問了

生活中還有哪些是大氣壓的實際應用?底部留言讨論哦~

今天的小實驗就到這裡吧,歡迎大小朋友們在家積極動手實踐,開展科學探究活動,培養孩子科學素養!

溫馨提示:實驗中用到鋼尺,謹防割傷。請在大人陪同監護下操作本實驗。

部分文字圖片素材整理自網絡,特此鳴謝。

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