书城科普宇宙航天中的科学(谷臻小简·AI导读版)
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第2章 发射!

一本书和一张纸,哪个先落地

材料:一本杂志,两张A4打印纸

1.在身前一臂距离双手分别握着一本杂志和一张纸,使杂志与纸张离地面距离相等。

2.同时松手,看看哪个物体将先到达地面?

3.将第二张纸揉成一个小球。

4.重复步骤1和2,这次用纸球替代平整的纸张。哪个物体先落到地面?物体的重量会影响到它下落到地面的时间吗?

原理:

杂志与平整的纸张同时从距离地面相同高度下落,杂志先落到地面。在你松手时,重力将它们拉向地面。不过,空气中微小的、肉眼看不见的移动小颗粒,即空气分子在不停地碰撞下落的物体。空气分子产生的与下落物体方向相反的力就叫空气阻力。空气阻力对一张纸的作用力要比对杂志的作用力大,因为纸张比杂志轻。

但是,当纸张被揉成纸球后再次与杂志同时落下时,两者将同时到达地面。把纸揉成团,你就降低了空气阻力对纸的作用,纸球比平整的纸张遇到的空气阻力小。

重力是杂志与纸张上的主要作用力。如果消除空气阻力,纸张与杂志将以相同的速度同时到达地面。没有空气阻力的影响,重力使地球上所有物体,无论它们的轻重,从同一高度坠落时都会以相同的速度下落。

百发百中

材料:一只塑料饮水杯,一只金属馅饼盘,一根卷筒纸中间的纸管,一只网球,一把尺子,一把扫帚

注意:必须使用塑料饮水杯。千万不要用玻璃杯替代。

1.将塑料杯置于桌边。

2.将馅饼盘正面朝上,正中置于塑料杯上,使盘的边缘支出桌边。

3.将卷筒纸纸管直立放在馅饼盘正中央,处于杯子的正上方。

4.在纸管上端放只网球,就形成了一个“球塔”。

5.站在距球塔约0.6米的位置,面向球塔。手握扫帚,使其在身前直立。

6.使扫帚的毛刷向你弯曲,然后用脚踩住。

7.把扫帚杆拉向身前,然后松手,使扫帚杆打到馅饼盘。结果发生了什么?

原理:

这个实验演示了惯性,即物体倾向于保持原来的运动状态。根据惯性定律,一个静止的物体保持静止,一个运动的物体保持运动,除非它们受到外力的作用。

最初,网球处于静止状态,馅饼盘和纸筒的支撑抵消了重力。当你松开扫帚,扫帚击打馅饼盘,使馅饼盘受到一个外力。这个力促使盘子远离扫帚。部分力被转移到纸筒,于是纸筒也开始移动。

吸管火箭

材料:一块橡皮泥,2根塑料吸管(一根粗,一根细),两升装的空汽水瓶(洗净),一把剪刀,一把直尺,一张打印纸,一卷透明胶带

1.在细的塑料吸管一端包上一块橡皮泥,然后放到汽水瓶口上。用橡皮泥密封瓶口。

2.用一小块橡皮泥做个塞子,封住粗吸管的一端。

3.从打印纸上剪下两根纸条:一根1.25×8厘米,另一根大小为2厘米×12厘米。

4.将短的纸条两端重叠约2.5厘米围成一个圈。用胶带分别从圈的内侧和外侧粘住纸条的两端,使纸条重叠的部分形成一条宽1.25厘米的细缝。长纸条也如法炮制。

5.将粗吸管的开口端穿过小纸圈的细缝,并把小纸圈移到粗吸管有橡皮泥塞子的一端。

6.再把粗吸管的开口端穿过大纸圈的细缝,并使大纸圈靠近粗吸管的开口端。

7.用胶带固定大、小纸圈的位置,大、小纸圈要位于大吸管的同一侧。

8.把大吸管套入连接汽水瓶的小吸管。

9.突然用力挤压汽水瓶,会出现什么结果?

警告:一定不要将火箭对着人,包括你自己。

原理:

突然用力挤压汽水瓶,瓶里的空气分子被压缩,或被挤得更紧,造成瓶里的气压升高。气压是空气分子运动产生的力。气压产生的力朝外沿各个方向挤压着瓶壁。

瓶里的空气也挤压着附有吸管的瓶口。牛顿第三定律(每一个作用力都有一个大小相等,方向相反的反作用力)这时开始起作用。作用力是空气从瓶口的开口处喷射而出,而反作用力则是空气推动第二根带有线圈的吸管,使它快速飞离出去。

返回地球

材料:一个小毛绒玩具,一块边长为30厘米的正方形塑料薄膜,5根30厘米长的细线

1.从高处,如楼梯的顶端,将玩具自由落下,玩具下落的速度有多快?

警告:不要站在没有扶手的地方扔玩具。

2.将塑料薄膜平铺在桌上。

3.用4根细线,每根细线的一端系住塑料薄膜的一角。

4.然后把所有细线的另一端拢在一起打成结。

5.将第五根细线的一端系在毛绒玩具上,另一端系住打结的细线,为玩具做一个降落伞。

6.用带降落伞的玩具重复步骤1。现在,玩具下落到地面的速度如何?

原理:

降落伞是一种伞状装置,能减缓物体从飞机等高处下落的速度。降落伞受两个力的影响:朝下拉的重力和阻止其下落的空气阻力。重力要比空气阻力大很多,因此空气阻力只能减缓下落的速度。降落伞越大,遇到的空气阻力也越大,下落的速度也越慢。