所需材料
●350mL透明塑料瓶(或者小一點的水瓶);
●泥水——越混濁越好;
●2條固定帶(扎線帶);
●剪刀;
●一輛自行車(別忘了頭盔)。
活動步驟
注意:瓶子不能太大,要剛好可以放在自行車輪的兩根輻條之間。小水瓶或果汁瓶的大小就剛剛好。
1 把水瓶上的標簽清理干凈。
2 將水瓶裝滿你可以找到的最臟的泥水。如果你覺得水不夠渾濁,那么可以再多加一些泥土。
3 將泥水瓶放置在自行車前輪的輻條之間。安裝時要確保車輪在轉動的時候,水瓶不會碰到自行車支架的前叉,車輪可以自由旋轉。如果水瓶碰到了前叉,你就需要換一個小一點的水瓶。
4 用一根或者兩根固定帶將水瓶在輻條之間固定好,然后把固定帶的尾端剪掉,這樣就不會妨礙車輪的轉動了。
5 找一段你可以騎快一點的路,騎上一圈自行車(別忘記戴好頭盔)。
6 當你停下來的時候,要使水瓶口指向“6點鐘”方向(瓶口向下接近地面)。看一看水瓶中的物質。水瓶中的水是不是干凈了很多?你能不能看到水瓶中的泥層?
活動概述
在艾薩克·牛頓(Isaac
Newton)之前,沒有人想到過為什么我們在地面上跳起后又落回地面,或者我們為什么不能漂浮在空中。17世紀的一位英國哲學家曾經有一個有趣的想法——他想知道是什么原因使得行星都停留在軌道上圍繞太陽旋轉。他提出了一些關于重力和引力的定律,以此來解釋萬物的運動規律。
引力是使物體聚集在一起的力。質量越大,引力越大。地球的質量比我們大得多,但是仍舊把我們吸引在地面上。同樣的,地球的引力也使水和泥土顆粒留在了瓶子中。牛頓提出了一條定律,關于物體自身的質量、它的加速度及其能量之間的聯系。在經過重力加速后(通過自行車輪的轉動使其運動),密度比較大的泥土微粒會比小而輕的顆粒推力更大些。這就意味著最重最多的泥土顆粒會產生足夠的力量被推到瓶底,而比較輕的水微粒會保持在水瓶頂部。如果你將泥水放在一個容器中靜置幾天,你就可以觀察到,之前的過程是逐漸發生的。這通常被稱為“沉淀”過程。
你的自行車所做的是同樣的事情,只是它用的是“慣性”現象而不是重力,慣性加速了這一過程。從某種角度來說,它們是非常類似的力,而且對物體會產生相似的效果。慣性甚至可以用“G”單位來度量,1G就相當于地球上產生的1單位重力。
活動應用
離心機是一種利用慣性產生類似于引力的機器。有時,地球的引力并沒有強到可以從液體中分離固體顆粒,因此離心機就被用來產生相同但更為強大的吸引力。
病理實驗室里的醫學家經常需要將你血細胞與血漿分離開來。他們將提取到的血液放在離心機中旋轉從而達到這一目的。但是如果試管在被搖動或傾斜的時候倒置了,那么血細胞與血漿就會重新混合在一起。為了防止這種情況的發生,就要把像果凍一樣的黏性物放到幾個試管中,它的作用就像一個塞子一樣。在血液被旋轉的時候,紅細胞就被拉到了黏性物下面并被提取出來,而密度較低的血漿則保留在黏性物頂部,留給科學家們去檢測。
下次你抽血的時候,可以問一下你能不能看看不同的取樣試管,并指出哪幾個試管中是有黏性物