施展懸浮魔法

同學們都知道在微重力環境下有個神奇的現象——太空中所有的人和物品都飄浮著。地球上的物體如果沒有向上的力量支撐，一定會由于重力而往下掉落，不可能懸浮在空中。那我們有沒有辦法創造條件，使物體變得“聽話”，在空中自由懸浮，甚至按我們的意愿上下運動呢？如果真的做到了，這個控制物體運動的力又是什么呢？讓我們一起通過實驗探索一下吧！

實驗材料

小球、塑料軟管

操作步驟

1選擇合適的小球與塑料軟管，即質量較輕且密閉的小球，如乒乓球、塑料球、泡沫球等；內壁光滑且內徑略大于小球直徑的塑料軟管。

2將塑料軟管中間彎曲，將小球放入軟管內。

3轉動塑料軟管一端，改變軟管轉動速度，慢慢放開軟管另一端，嘗試使小球懸停在軟管中。

4嘗試通過改變塑料軟管的轉動速度來控制小球，使其自如上下運動。你會發現當加快轉動速度時，小球向軟管上方運動；減慢轉動速度時，小球向軟管下方運動。

知其然，知其所以然

原理揭秘

大氣壓力是我們生活中每天都會接觸到但又非常容易忽視的一種力。通過改變一定的條件，大氣就會產生巨大的力作用在物體上。我們知道相同受力面積，壓力的大小與壓強的大小成正比，壓強越大壓力越大，所以改變壓強的大小可以使壓力的大小發生改變。此外，壓強的大小又和流體流動速度存在一定關系，流體流速越快壓強越小?？諝庖彩且环N流體，所以改變空氣流速的大小可以使壓強的大小發生改變。

通過實驗我們可以看到，當軟管的兩端都保持靜止時，軟管兩端大氣壓強相等，軟管兩端壓力也相等，軟管兩端壓力相互抵消，小球受到重力的影響向下落。當軟管上端發生轉動時，上端的空氣流速加快，導致上端的大氣壓強減小，所以上端的壓力減小，當軟管下端大氣壓力大于上端大氣壓力和小球所受重力之和時，小球向上運動。改變軟管轉動速度，實際上是改變了空氣的流動速度，也就使得大氣壓力發生了改變，實現小球的可控上下運動。

概念一點通

壓力與壓強

物理學中的壓力是指發生在兩個物體的接觸表面的作用力。壓力的產生條件是物體之間接觸且發生相互擠壓。壓力的方向是垂直于接觸面，并指向被壓物體。

壓強是指物體單位面積上受到的壓力，它用來表示壓力產生的效果。壓強越大，壓力的作用效果越明顯。

流體

流體是能流動的物質，也就是我們通常所說的液體和氣體的總稱。它是一種受任何微小剪切時力的作用都會連續變形的物體，具有易流動性、可壓縮性、黏滯性。

輕松答題

風雨天打傘，當風過大時，我們會感覺傘特別難抓住。明明風是橫向吹向我們的，而傘卻像是要向上“飛”出去，如果抓緊傘的把手，傘面有時會被吹翻過去，這是為什么呢？（ ）

A. 風橫向吹到我們身上，由于人的阻擋，使風向發生了改變，向上吹傘。

B. 橫向的風將傘吹歪了，使風吹到了傘的下方，將傘吹了起來。

C. 傘面上方空氣流速快、壓強小，傘面上下產生壓力差，使傘面受到向上的壓力，從而被吹跑或者翻折。

D. 傘上方空氣流速小于下方，下方的風將傘吹起來了。

知識拓展

1. 打開窗戶，恰好有一陣風吹過時，我們發現窗簾會因為風而產生運動，貼到窗紗上面，這就是因為窗外空氣流動的速度較快，使得內外氣壓發生了變化，使窗簾不是被吹向室內，而是貼到了窗紗上。

2. 在高鐵站、地鐵站等地方，我們經常會看到一條黃色的安全線，并且在這些地方還會有工作人員不斷巡回監督并提醒，嚴禁人們進入安全黃線之內，這是預防列車進站時速度過快，將乘客“吸”入列車軌道，造成安全事故。因此我們等車時要嚴格遵守規則，絕對不踏入安全黃線之內，并且在日常生活中也要注意遠離行駛速度過快的汽車。

3. 在大海中航行的船只也要互相保持一定的距離。船在大海中航行時會帶動水的流動，會造成附近水流速度的提升。此時如果有兩艘船離得太近，兩艘船之間的水流速度要遠大于船兩側寬闊水面的水流速度，在水流壓強差的作用下，兩艘船會互相“吸引”，發生撞船事件，這就是“船吸效應”。世界海事組織為避免此類情況發生，對航海做了一系列嚴格的規定，包括兩船同向行駛時必須保持的間隔距離，在通過狹窄地段時該怎樣規避，等等。

4. 民航客機升空也是利用了這個原理：將飛機機翼上方設計為凸面，下方設計為平面，飛機在地面滑行時機翼上方空氣流動的速度大于下方的，產生升力，實現飛機的起飛升空。