太空里的趣味實驗

蘇奇名

“真正”的勻速直線運動

以大家耳熟能詳?shù)呐ｎD第一定律為例，牛頓通過這個定律向我們表明，一切物體都處于勻速直線運動狀態(tài)或者靜止狀態(tài)，直到外力迫使它改變這個狀態(tài)為止。可是在現(xiàn)實生活中，我們很難創(chuàng)造出不受外力影響的理想環(huán)境，也就不會出現(xiàn)像牛頓第一定律中所描述的那種勻速直線運動。因此，很多青少年朋友們一直都對此十分疑惑，包括我自己在上學(xué)的時候也是如此。

我們可以做一個實驗，用一根拉直的細線作為導(dǎo)軌，把吸管套在細線上，并把吸管固定在冰墩墩上，將它用力推出，盡管它能夠沿著細線做直線運動，但是要想勻速卻不可能。因為在這個過程中，冰墩墩會受到細線與吸管之間摩擦力、空氣阻力等各種外力的影響。

但在太空做這個實驗，奇跡發(fā)生了！

在天宮課堂上，只見航天員隨手拋出一個冰墩墩，它就能沿著一條直線做勻速運動。這是因為身處太空的空間站中沒有重力，我們不需要拉起一根細線為它創(chuàng)造出做直線運動的導(dǎo)軌，因而摩擦力消失，冰墩墩看起來是在自由地做勻速直線運動。在天宮課堂上，我們真正對牛頓第一定律做到了眼見為實！

注意：此處的理想環(huán)境并不是絕對理想的，空間站里依然有空氣阻力，但相對地面來說十分微小。

這就是太空實驗的神奇之處，它能帶你見所未見！

輕而易舉“吸到”水

當(dāng)我們用吸管喝水時，嘴巴對于吸管內(nèi)部空氣的吸力使得吸管內(nèi)部空氣減少，氣壓降低，外部大氣壓高于吸管內(nèi)的氣壓，內(nèi)外壓力差為水提供了克服重力和沿程阻力的動力，我們也就喝到了水。

但是，如果我們用2米長的吸管去喝距離我們垂直距離有2米的水，這個過程所需要克服的水的重力和沿程阻力就大大增加了，所需要的壓力差也隨之而增加。具體的感受如何？你可以自己去嘗試一下。

這個挑戰(zhàn)的主要困難在于人的肺活量有限，一般的成年人肺活量在2500～3000毫升，所能制造的壓力差是有限的，無法一口氣喝到杯中水。如果換一口氣接著喝，在換氣的一瞬間吸管內(nèi)的水會在重力的作用下回落，再喝還是只能將水吸到相同的高度，如此往復(fù)。

在地面上要想喝到杯中水，也不是沒有辦法。只要你在換氣的時候，用手指捏緊吸管，以維持內(nèi)外壓差不變，保證吸管內(nèi)的水不會回落，再接著吸，很快就能喝到了。

這個看似很簡單的挑戰(zhàn)，但若未掌握其中的科學(xué)奧秘，就很難獲得成功。

如果實驗要在太空來做，就會輕松很多。由于在太空處于失重狀態(tài)，物體的重力為0，當(dāng)航天員用吸管喝水的時候，一點微小壓差就能像一只無形的大手，把水壓進吸管，因此很容易就能喝到。

這個實驗非常有趣，老少皆宜，實驗的成本也很低，可參與程度高，因此特別受廣大青少年的歡迎。

為了能讓這個實驗在太空順利進行，并且具有教育意義，我提前做了上千次實驗，要把所有有可能出現(xiàn)的問題都預(yù)料到，并且做好充分的預(yù)案，以保證航天員在太空做實驗的時候能萬無一失。

在太空中有趣的實驗還有很多，例如，一滴水在地表附近呈水滴形，在太空則會呈現(xiàn)圓球形。我們通過所學(xué)的知識，在地面上做好充分準備，讓預(yù)設(shè)的實驗和操作在太空按部就班地實現(xiàn)，這就是我們利用科學(xué)征服自然和太空的典型案例。希望同學(xué)們從小學(xué)科學(xué)、愛科學(xué)，未來用科學(xué)讓我們的生活更美好！

（責(zé)任編輯 / 張麗靜? ? 美術(shù)編輯 / 韋英章）