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Vast, Warm and Elegant

神奇水杯

我们今天要给你介绍一个神奇的水杯。这个水杯有多神奇呢?它可以倒置而水不外洒,它可以带着纸巾进水而纸巾不湿。什么?我莫不是看错了吧?水杯只有正着拿的时候,水才可以安安稳稳地留在水杯里啊。将杯子倒着拿,水怎么会不洒出来呢?纸巾因为吸水性特别强,所以才用来擦水,可是为什么进了水也不会湿呢?这真是一个神奇的水杯。你想拥有它吗?继续往下读吧。

材料:

圆口水杯,清水,纸板(用普通的A4打印纸,裁成小片即可),水槽 ,纸巾

步骤:

  1. 将圆口水杯端正地放在桌面之上。向其中倒入清水,倒满为止。注意,这里说的倒满,不是你平常喝水那样——为了端起来不洒水,你会将水倒到离杯口还有些距离,这样即使端水杯的时候有晃动,也不会将水洒出来。这里说的倒满,是要将水平面一直倒到杯口。你用手稍微碰一下水杯,水就可能从杯沿洒出来那种。 

  2. 对纸板的要求比较严格,你的纸板最好是正方形的,大小不要超出杯口太多。它的边长最好比圆口水杯直径长3厘米左右。有关纸板的材质,不能太厚太硬,也不能太软太薄。如果家里用A4打印纸的话,可以用它来代替。

  3. 将准备好的纸板放在水杯口上,尽量保证让水杯口贴在纸板的中央。把水槽准备好,以防万一。 

  4. 另外一只手盖在纸板上,和拿着杯子的手一起,将水杯倒过来,放置在水槽上。 

  5. 接下来的这个环节最考验技术性。盖住纸板的那只手,慢慢减少盖在纸板上的力量,最后完全离开纸板。奇迹发生了!纸板就像被水杯吸住一样,紧紧地贴在杯口,而这个倒着的水杯,居然滴水不漏。

第二个实验

步骤:

  1. 将水槽接满水。
  2. 将一张纸巾团成一团放入刚才的那个“神奇水杯”中。在放置纸巾的时候要注意将所有的纸巾都塞入杯中,纸巾不能超出杯口。
  3. 将塞好了纸巾的水杯倒置过来,纸巾不会从水杯中掉出来。
  4. 慢慢地将水杯平稳下移,尽量使得杯口的平面平行于水槽的水平面。一直将水杯伸入水槽底部,整个过程都尽量保证杯口的角度稳定。
  5. 再慢慢将水杯移出,将纸巾拿出来,依然是干干爽爽的。

实验原理:

水杯之所以神奇,是因为你掌握了科学原理。

是谁代替盖在纸板上的手,托住了水杯中的水呢?答案是空气。神奇吧?我们肉眼看不见的空气,其实一直都在向各个方向产生着压力,只是我们平常可能并没有太关注到这个事实。我们这个实验中,纸板是关键角色,当你把水杯里倒满水的时候,水就将水杯中的空气给挤跑了,这样当水杯被倒置的时候,纸板下面受到的空气压力因为和空气接触面积大,而也相应积聚的非常大,但是纸板上面和空气接触的面积远远小于下面,所以空气在纸板上产生的压力就非常小,远远小于纸板下面受到的压力。这上下两面形成的压力差,就足够将水杯中的水撑住了。
第二个实验,依然是空气的作用。水杯在杯口平行于水面接触到水槽中的水时,水杯中的空气形成了压力,抵挡住了水,不让它们进到水杯中,也就保证了纸巾的干爽。空气,真的是隐身的大力士啊!

实验升级:

如果我们将盖在水杯口的纸板面积增大,增大到什么程度的时候,这个实验就无法成功了呢?这是为什么呢?你能不能通过多次尝试,测量出来盖住水杯的纸板的最大边长呢? 第二个实验的升级挑战,你可以尝试调整杯子进入水时的角度,对比一下会有什么不同的结果出现?

参考资料:http://coolscienceexperimentshq.com/upside-down-glass-of-water-experiment/

http://coolscienceexperimentshq.com/how-to-keep-a-paper-towel-dry-under-water/

本文发表于《知识就是力量》2019年9月刊

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