今天哈哈娱乐网给各位分享五大不可思议的实验的知识,其中也会对不可思议的平衡小实验,重心与平衡的科学小实验原理「知识普及」进行解释,如果能碰巧解决你现在面临的问题,别忘了关注本站,现在我们开始吧!

有哪些让人觉得不可思议的科学现象?

热盐混合(Thermohaline Mixing)

这个有趣的实验在厨房里就可以做:准备一个放入冷淡水的杯子;另一个放入染色的温盐水的杯子用硬纸板挡好,把两个杯子口对口竖直放好,保证热盐水在上,撤走纸板,很快你就会在冷淡水和温盐水的交接处看到无数纤细的“盐手指”(Salty Finger)生成(见下图)

这个物理现象叫做双扩散对流(Double Diffusion Convection),或者叫做热盐混合过程,是一种流体中常见且重要的非线性现象,当两种溶质不同的液体同时存在温度和密度差异的时候就会出现。这个现象有很多有意思的生活观察,比如热咖啡导入冷牛奶制作拿铁咖啡时自然产生的分层现象,也是可以用双扩散对流来解释的。拿铁的分层(stratification)和上面看到的盐指都是双扩散对流的一种表现形式,其区别在于不同液体由于温度和盐度引起的扩散速率的不同。在图上的例子中,热盐水中由于温度引起的耗散比盐度引起的要快得多的多,换句话说,热盐水在能变“淡”之前先变冷了,导致密度变高,产生了不稳定性引起的局部对流,导致了盐指的出现。这个过程对于海洋中的垂直对流非常重要,甚至对全球尺度的海洋环流都有作用,在地球上研究得不少。然而我说这个现象在恒星内部也存在,甚至可能还很重要,你可以想象吗?

实际上,只要把上面的液体置换成温度要高几个量级的等离子体“浓汤”,把盐度想象成包含了不同重元素组分的恒星内部成分(恒星内部不同深度上的等离子体的平均分子数不一样)就可以了。中小质量恒星(0.8-2.0太阳质量)在演化到红巨星的阶段,中心会出现一个氦核,一开始的时候由于温度压力不够,是无法进行核聚变的;当恒星核心外面的核聚变不断进行,让中心氦核的质量高到一定程度的时候,可以发生短暂且剧烈的核聚变,叫氦闪(Helium flash),在很短的时间内把大量的氦聚变成为碳。这个过程发生在恒星中央简并氦核的外侧,最终的结果是:在温度稍低一些(由于中微子能量损失),平均分子数较低的几乎全部是氦组成的核心外侧有一层温度更高,平均分子数更“重”的碳元素。到这里有没有觉得稍微熟悉一点呢?

其实,早在1972年,著名天文学家Roger Ulrich就在一篇短文中认真讨论了恒星内部的热盐混合过程。不过很长一段时间里,天文学家都认为这个现象不会很重要,会被其他物理过程迅速抹除。然而,天文学家理解恒星一直是从一个很简化的角度出发的:没有自转,没有磁场的一维模型。而我们对于对流这样无比重要的物理过程的理解也是很粗浅的,在恒星建模中往往会使用一些简单的梯度判据。按照这些判据,热盐混合过程其实都未必会发生的。不过,随着研究深入,模型日益逼真,天文学家终于重新认识到了热盐混合过程很可能在中小质量恒星的红巨星阶段自然出现,并对我们理解包括我们太阳在内的恒星的归宿有重要作用。一系列关于红巨星大气中不同元素丰度的模型预测和观测的不匹配都可以通过内部更有效的混合机制来解释,而海盐混合扮演的角色可能比我们想象的重要的多。

甚至宇宙学现象都可能求助于热盐混合过程:3He疑难。作为He的同位素,3He在宇宙中观测到的比例非常低,然而我们都知道中小质量恒星在演化中会在包层中大量产生3He。为什么这些3He不能随着恒星的死亡和包层的逃逸释放到星际介质里被我们观测到呢?天文学家们通过昂贵的三维数值模拟发现,这很可能也是红巨星演化内部核心附近的热盐混合效应导致的:这种之前被忽视的物理过程可以异常有效的方式提供混合机制,导致3He被“摧毁”。

从你在厨房里做的小实验,到红巨星简并氦核外猛烈的氦闪,双扩散对流产生的物理现象可以让你把手中的一杯拿铁,视线尽头的大海,以及海上孤悬的落日都联系起来,也算是“不可思议”了吧。

冲压剥离(Ram Pressure Stripping)

这个现象你一样可以轻松体验:找一个无风的室内环境,骑上自行车,在车头放几张A4纸,你会发现纸会很快飞走。为什么呢?我猜很多中学生都可以回答出来:自行车和室内空气的相对运动产生了对纸片的压力,由于纸张很轻,这个压力就如风般将纸从车上“剥离”掉了。这个过程,就叫做冲压剥离。并不难证明,冲压的压力可以用简单公式来表示:冲压等于介质密度乘以相对速度的平方,很好理解。然而,在星系演化的尺度上,冲压展现出来的

重心与平衡的科学小实验原理

重心与平衡

活动内容:探讨重心与平衡的知识在实际生活中的应用.
活动目的:
1、了解考虑物体重心的意义,知道找物体重心的方法.
2、了解物体的平衡状态、平衡位置.知道不同平衡位置的稳定性不同,稳定性与重心的关系及在生活中的实际应用.
3、激发学生爱科学、学科学的兴趣;培养运用物理知识,分析、解决实际问题的能力.
活动准备:
长方形的塑料尺、心形卡片、中空的管子(圆环)、烟盒、奶瓶、细竹竿、硬币、梯形皮包、支架及茶杯、走索演员在一根高空钢丝上表演的投影片,在绳索上驾驶摩托车下挂载人“车厢”的投影片.
活动过程:
科学讲座,并进行讨论与思考
①你能回答老师给你提出的问题吗?
②你觉得重心和平衡的知识在生活中的应用广泛吗?你能举出实例吗?物理学中的其它知识呢?
1、分析确定重心的问题
重心是重力在物体上的作用点也就是物体各部分所受重力的合力的作用点.

网上那些平衡术都有什么原理?物理学如何解释?

其实如果我们人类想要达到平衡是非常简单的,因为我们人类最擅长使用的就是脑子,动一下脑子就可以想象出来了,而且他的原理其实很简单,即每个堆叠物体的重心与重力方向之间的联系正好落在接触点上,也就是说,穿过接触点的重力方向延伸必须穿过上述物体的重心,只要它能在物理上保持平衡,然而,说起来容易做起来难。


找到这一点并稳定它并不容易,而且为了简化问题,重力方向可以近似理解为指向地球中心,实际情况是考虑纬度和地球的自转此外,如果多个物体堆叠在物体的底部,然后,接触点底部和地球中心之间的延长线必须穿过接触点上方所有堆叠物体的重心。然而,这实际上是在纯粹考虑平衡的条件下。如果接触点有两个以上相对较高的应力点,重心可能会适度偏离。

如果有三个接触点,并且距离稍大,重心会偏离很大。因此,事实上,要实现堆叠更多的对象,我们需要找到更多的接触点和更大的接触区域,最常见的是石头平衡技术,经过长期训练,平衡技术的实践者已经掌握了以不可思议的方式为普通人挑选和放置石头的方法,找到可以在石头上使用的支撑点,并通过挑战自己将它们结合起来。

付出的是认真的耐心,这些完美的作品是这些平衡大师的实践和经验的积累。但是现在更多的平衡大师已经把注意力转向了日常生活中的普通对象。它们可以通过找到物体的重心来合理地匹配它们,并重复实验和总结,最后,它们相互连接以达到平衡,创造越来越惊人的视觉效果。

关于网上那些平衡术都有什么原理物理学如何解释的问题,今天就解释到这里。