自制“浮沉子”

張軍

想必大家都知道，潛水艇可以通過(guò)改變蓄水艙中的蓄水量來(lái)控制自身的浮沉。那么，大家知道其中的原理嗎？讓我們用身邊常見(jiàn)的工具自制出“浮沉子”，一起來(lái)探索其中的奧秘吧！

在制作之前，我們需要準(zhǔn)備一根帶有彎頭的吸管、一些回形針、一把剪刀和一個(gè)塑料瓶。

先將吸管沿褶皺部分對(duì)折，用剪刀將吸管修剪成U形，兩邊各保留2厘米左右的長(zhǎng)度。然后，將數(shù)量相同的回形針?lè)謩e卡在吸管的兩個(gè)端口上。調(diào)節(jié)回形針的數(shù)量，確保將其放入水中時(shí)只有吸管的一小部分露出水面（如圖1），這樣，一個(gè)“浮沉子”就做好了。

往塑料瓶?jī)?nèi)加入四分之三左右的水，然后將“浮沉子”放入瓶?jī)?nèi)，擰緊瓶蓋。用力擠壓塑料瓶，如圖2所示，我們就會(huì)看到吸管往下沉，松開(kāi)手后，吸管又會(huì)浮上來(lái)。

其實(shí)，浸在水中的物體都會(huì)受到浮力的作用。當(dāng)物體受到的重力小于浮力時(shí)，物體就會(huì)上浮；當(dāng)物體受到的重力大于浮力時(shí)，物體就會(huì)下沉。我們用力擠壓塑料瓶時(shí)，瓶?jī)?nèi)氣體壓強(qiáng)增大，會(huì)將部分水壓入吸管中，導(dǎo)致“浮沉子”受到的重力增大（往潛水艇的蓄水艙注水同樣如此）。當(dāng)“浮沉子”受到的重力大于浮力時(shí)，就會(huì)往下沉。而我們松開(kāi)手后，塑料瓶?jī)?nèi)氣壓恢復(fù)正常，吸管中的空氣又會(huì)將水從吸管中壓出來(lái)。此時(shí)，“浮沉子”受到的重力小于浮力，就又會(huì)浮出水面。

我們還可以用一個(gè)玻璃瓶（要足夠小，可以放進(jìn)塑料瓶?jī)?nèi)）來(lái)制作“浮沉子”。只需要在玻璃瓶?jī)?nèi)注入適量的水，確保放入水中后，玻璃瓶可以瓶口朝下直立在水中，只露出瓶底（如圖3）。這時(shí)，將玻璃瓶從水中取出，雖然瓶口朝下，但在大氣壓的作用下，水并不會(huì)流出來(lái)。同樣，我們將其放入裝有水的塑料瓶中，通過(guò)擠壓塑料瓶也可以控制玻璃瓶的浮沉（如圖4）。

同學(xué)們，讓我們一起動(dòng)手制作，然后念出魔法口訣“浮起來(lái)”“沉下去”，一起來(lái)給其他小朋友表演魔法吧！