玩具中的科學

泓軼

“嘀？？”樂樂吹響了藍色的哨子，桌子上的小狗“汪汪汪”地叫了幾聲。

“嘟？？”樂樂吹響了紅色的哨子，桌子上的小狗開始搖頭又晃腦。

“噓？？”樂樂吹響了黃色的哨子，桌子上的小狗開始走起路來。

好聰明的玩具狗??！它是樂樂的好朋友。你是不是也有很多玩具呢？你知道嗎，玩具里有很多有趣的科學呢。

聽話的玩具狗

“玩具狗沒有生命，它為什么會做出不同的動作呢？”樂樂一直很困惑。是因為哨子的顏色不同嗎？當然不是！因為當樂樂把哨子捂住后，玩具狗看不到哨子，可它依然會完成規定的動作。

重復指揮玩具狗運動了很多遍，樂樂終于發現了其中的秘密：原來這是一只聲控玩具狗，3個哨子發出來的聲音不一樣。

聲音的3要素

媽媽告訴樂樂，聲音是由“音調、響度、音色”3個要素組成的。這3個要素又分別是什么呢？一起來了解一下吧。

音調 音調取決于聲源振動的頻率。頻率越大，音調越高；頻率越小，音調越低。比如古箏，改變琴弦的長短、粗細、松緊，就可以改變其音調。弦越短、越細、越緊，振動越快，音調越高。

響度 人耳對聲音強弱的主觀感覺稱為響度。把電視機的聲音調高，響度就大；調低，響度就小。聲音的響度還和遠近有關系。比如隔著一個房間，聽媽媽喊你的聲音（響度）就小了很多。

音色 聲音的品質稱為音色。音色主要與發聲體的材料、結構、發聲方式等因素有關。不同的發聲體發出的聲音音色一般不同。 胡琴、鋼琴、吉他、笛子等樂器發出的聲音，即使音調、響度都相同，我們也可以分辨出來，這就是由于它們的音色不同。人的聲音的音色也因人而異，所以我們閉著眼也能聽出是哪位熟人在講話。

上面的玩具狗能根據哨音做出不同的動作，是因為聲音3要素中的哪種呢？最主要的是音調的不同。

你還可以嘗試：

1.灌水壺的時候，仔細聽水壺內發出的聲音。水位不同，發出的聲音也不同。

2.找出相同的幾個玻璃杯，玻璃杯中加入不同水位的水，輕輕敲擊，仔細分辨它們的聲音是否相同。

飲水鳥可以一直喝水嗎？

飲水鳥是媽媽買給樂樂的新玩具，樂樂可喜歡呢。這只飲水鳥有著一個好玩的“本領”——不停喝水。

當把飲水鳥用絨布包裹著的腦袋浸濕以后，可以看到飲水鳥下部玻璃泡內的紅色液體開始慢慢往上升。當紅色的液體升到一定程度之后，飲水鳥的身體就開始傾斜了，然后，就像小鳥低頭喝水一般，嘴巴碰到前面杯子里的水?！昂韧晁敝螅嬎B的身體又恢復了豎直。仔細觀察會發現，這時飲水鳥體內的紅色液體重新匯集到身體的底部。接著，飲水鳥搖搖晃晃地開始重復之前的行動。

飲水鳥為什么會不停喝水呢？一起來了解一下吧。

飲水鳥的頭和軀體分別為兩個薄壁玻璃球（以下簡稱“上球”和“下球”），中間以一根玻璃管連通，里面的紅色液體是乙醚，這樣就構成了一個密閉的容器。

乙醚是一種非常容易揮發的液體，所以正常情況下，乙醚液體由于重力的作用聚集在下球內部，而液面上方則充滿了乙醚飽和氣體（即乙醚的氣體狀態）。

鳥頭四周包有一層易吸水的絨布。當鳥頭上的絨布浸濕以后，布上的水在蒸發時大量吸熱， 使上球內的乙醚飽和氣在降溫的同時降壓（熱脹冷縮原理）。上球內的壓強降低了，下球中的乙醚液體就沿玻璃管往上移動，于是整個鳥的重心上移。鳥身隨上升的乙醚液體逐漸前傾。

當鳥嘴接觸到液面時，上下球剛好通過玻璃管連通，下球中的部分氣體進入上球，兩部分氣體混合。當上下球中壓強一致時，乙醚又在自身重力的作用下倒流回下球，飲水鳥的重心再次下移，于是漸漸直立起來，回到初始狀態。

由于“喝水”時，鳥嘴接觸水面，沾濕了裹鳥頭的布，于是它可以一直持續“喝水”。

請你思考：

飲水鳥是永動機嗎？它可以一直不停地運動下去嗎？

參考答案：

飲水鳥不是永動機，它不可以一直不停地運動下去。當它的嘴巴夠不到面前的水，其頭部表面的水分也干了之后，飲水鳥就不會再繼續動了。

愛因斯坦也吃驚的玩具

根據前蘇聯著名的科普作家別萊利曼編著的《趣味物理學續編》中提到，曾有人將涂了顏色、看不見內部奧秘的“飲水鳥”贈送給愛因斯坦博士，并對他說，科學家不是說永動機是不可能的嗎，就讓你瞧瞧這臺永動機。

當愛因斯坦看過并明白其原理時，對“飲水鳥”的設計巧妙十分驚嘆。因此這個玩具也被人叫做“愛因斯坦也吃驚的玩具”。

美麗的磁鐵之花

在眾多的玩具中，有一種玩具樂樂總是愛不釋手，那就是磁鐵。

一開始認識磁鐵，是從家里的冰箱貼開始的。冰箱貼看起來就像漂亮的硬卡片一樣，可是一靠近冰箱，啪嗒，就吸在冰箱上了。

樂樂有很多冰箱貼，有數字的，有符號的，還有小動物的。樂樂通過冰箱貼的擺放不同，還可以編出一些小故事呢。

冰箱貼為什么會被冰箱吸引呢？媽媽說，這是因為冰箱貼是用磁鐵做的。磁鐵可以產生磁場，并具有吸引鐵等物質的特性。因為冰箱門里面含有鐵，所以冰箱貼就被吸到冰箱上了。

樂樂喜歡用磁鐵去吸引一長串的回形針，還喜歡用磁鐵來看看能吸起多少枚硬幣。后來，樂樂知道了，地球也是一個大磁場，指南針其實是一根小磁鐵，是根據磁鐵同極相斥、異極相吸的原理制作成的。

現在，樂樂又用自己的零花錢，在媽媽的幫助下買了好多形狀各異的磁鐵。用這些磁鐵，可以玩出的花樣更多了。

請你思考：

給你兩根一模一樣的棒狀物體，并告知你這里面有一根是鐵棒，一根是磁棒。你能在不借助外界任何器材的條件下，區分出哪根是鐵棒，哪根是磁棒嗎？

原來就這么簡單：

對于棒狀磁鐵來說，磁力最強的是兩端，中間磁力最弱，基本上沒什么吸引力。將A棒的一端碰觸B棒的中心部位，B棒被吸引，說明A棒是磁鐵。反過來，將B棒的一端碰觸A棒的中心部位，互相不吸引，則說明B棒是鐵棒。

磁力線之花

在一般情況下，磁力線是看不見摸不著的，不過它又實實在在地存在著。樂樂的媽媽為了讓樂樂能看出磁力線來，特別找來了一個鐵屑板，這樣磁力線就能一目了然了。

鐵屑板是用有機玻璃制作而成，里面黑色的物質是很細小的鐵屑，液體是一種油?，F在將不同的磁鐵放在上面，看看是什么樣子吧。